«ОБОСИОВАИИЕ ОРОСИТЕЛЬИЫХ МЕЛИОРАЦИИ ИА ОСИОВЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕК ЮГА АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ ...»

ИЗ ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ

Попова, Елена Викторовна

Обоснование оросительных мелиораций на

основе гидрологических характеристик рек юга

Амурской области

Москва

Российская государственная библиотека

diss.rsl.ru

2006

Попова, Елена Викторовна.

   Обоснование оросительных мелиораций на основе

гидрологических характеристик рек юга Амурской области  [Электронный ресурс] : Дис. ... канд. техн. наук

 :

06.01.02. ­ Благовещенск: РГБ, 2006. ­ (Из фондов Российской Государственной Библиотеки).

Сельское хозяйство ­­ Сельскохозяйственные мелиорации ­­ Орошение (Ирригация) ­­ Эксплуатация оросительных систем и сети Сельское хозяйство отдельных территорий ­­ Амурская область ­­ Сельскохозяйственные мелиорации Мелиорация, рекультивация и охрана земель Полный текст:

http://diss.rsl.ru/diss/06/0309/060309013.pdf Текст воспроизводится по экземпляру, находящемуся в фонде РГБ:

Попова, Елена Викторовна Обоснование оросительных мелиораций на основе гидрологических характеристик рек юга Амурской области Благовещенск  Российская государственная библиотека, 2006 (электронный текст) 61:06-5/ Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный аграрный университет»

На правах рукописи

ПОПОВА ЕЛЕПА ВИКТОРОВПА

ОБОСИОВАИИЕ ОРОСИТЕЛЬИЫХ МЕЛИОРАЦИИ

ИА ОСИОВЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК РЕК ЮГА АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность: 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Глава 1. Характеристика стокоформирующих условий рек юга Глава 2.Анализ взаимосвязи элементов гидрометеорологического 2.1 Обзор существующих методик расчета характеристик 2.2 Анализ методов расчета водопотребления Глава 3. Регулирование низкого стока рек юга Амурской области в целях ирригации, на основе внутригодовых дефицитов стока 3.2 Интервал усреднения стока и потребления во времени 3.3. Внутригодовые дефициты стока малых рек юга Амурской 3.5. Онределение оросительной способности малых рек юга Глава 4. Новая модификация метода расчета суммарного испарения в условиях муссонного климата юга Амурской области 4.1. Структурно-динамический параметр-функция и 4.2. Расчет оросительных норм сельскохозяйственных культур Глава 5 Агроэкономические и биоэнергетические показатели 5.1. Энергетический подход оценки продуктивности 5.2. Затраты энергоресурсов при возделывании 5.3. Биоэнергетическая оценка возделывания овощных

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Амурская область относится к районам избыточного увлажнения с неустойчивым гидрологическим режимом, что обусловлено развитием муссонной циркуляции в совокупности со сложным геологическим строением. Диапазон колебания стока велик: от почти полного отсутствия до катастрофических паводков, то есть возникает несоответствие между сезонным и многолетними колебаниями стока, режимом потребления воды. Следовательно, возрастают требования к научной обоснованности водохозяйственного проектирования, которое невозможно без надежного определения гидрологических характеристик.

Зоной интенсивного сельскохозяйственного освоения в настоящее время является юг Амурской области. Развитие экономического потенциала исследуемой территории требует провести количественную оценку водных ресурсов территории. Изучение этого вопроса позволит разработать модель по выбору оптимальных оросительных норм.

Одним из основных условий успешной эксплуатации орошаемых земель и предотвращение негативных последствий от орошения является его строгое нормирование. Поэтому создание универсального метода нормирования орошения, базирующегося на использовании стандартных наблюдений, является весьма важной и актуальной проблемой.

Цель работы и задачи исследований.

Целью настоящей работы являлось исследование взаимосвязи элементов гидрометеорологического режима сельскохозяйственных полей в условиях муссонного климата юга Амурской области для определения возможной площади орощения на не зарегулированном стоке и разработка метода расчета водопотребления сельскохозяйственных культур и оросительных норм при использовании данных стандартных наблюдений, проводимых на опорной сети Росгидромета.

Исходя, из поставленной цели необходимо рещить следующие задачи:

- провести количественную оценку водных ресурсов территории юга Амурской области;

- дать оценку внутригодового распределения стока;

- определить площади возможного орошения на не зарегулированном стоке;

- усовершенствование метода расчета водопотребления сельскохозяйственных культур и оросительных норм;

- дать биоэнергетическую и экономическую оценку орошения сои и капусты для выращивания их в условиях муссонного климата юга Амурской области.

Научная новизна. Впервые проведена количественная оценка малых и средних рек юга Амурской области, выявлена функциональная зависимость дефицитов стока от возможных вариантов его регулирования. Определена площадь возможного орошения на не зарегулированном стоке рек юга Амурской области. Проведена параметризация исходной формулы расчета суммарного испарения при помощи параметра Cd выраженного через определенные функции, отражающие структурно-динамические взаимосвязи элементов с учетом особенностей физиологической регуляции испарения растительностью.

Основные положения, выносимые на защнту:

- количественная оценка водных ресурсов территории юга Амурской области;

- оценка внутригодового распределения стока;

- оросительная способность водоисточников юга Амурской области на не зарегулированном стоке;

- параметризация исходной формулы расчета суммарного испарения при помощи параметра Cd.

- биоэнергетическая и экономическая эффективность сои и капусты при орощении для условий муссонного климата юга Амурской области.

Практическая значимость. Результаты выполненных исследований могут быть рекомендованы для надежного определения оросительной способности реки, что является необходимым условием для рационального использования ее водных ресурсов. На основании этой водохозяйственной характеристики определяется возможность использования речного стока для орошения при заборе из реки в естественном ее состоянии или, в случае регулирования стока, - необходимая глубина регулирования. Новая модификация метода расчета суммарного испарения в условиях муссонного климата юга Амурской области может быть использована при конкретном проектировании оросительных мероприятий, а также при оценке допустимых воздействий орошаемого земледелия на экосистемы, исследуемой зоны.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на межвузовских научнопрактических конференциях молодых ученых (г. Благовещенск 2003-2004 г.), на международной научно-практической конференции «Современные оросительные мелиорации - состояние и перспективы» (г. Волгоград, 2004 г.), на всероссийской научно-практической конференции "Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы" (г. Красноярск, 2004 г.), международной научно-практической конференции «Природообустройство и рациональное природопользование - необходимые условия социальноэкономического развития России» (г. Москва, МГУП, 2005 г.).

Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 7 статьях.

Объем работ.

Работа изложена на 151 странице машинописного текста, содержит 24 таблицы, 23 рисунка. Список литературы содержит 188 наименования, в том числе 8 иностранных авторов.

Исследования по теме диссертации выполнены под руководством доктора технических наук, профессора И.С. Алексейко, которому автор приносит глубокую благодарность за ценные советы и научные консультации.

Особую признательность автор выражает к.г.н., доценту Е.Ф. Забелиной, к.с-х.н., доценту Г.А. Стекольниковой, к.т.н., доценту Н.Л. Сыздыковой за практические советы, неоценимую помощь и поддержку в работе.

ГЛАВА 1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ

ЮГА АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

1.1. Факторы подстилающей поверхности Для решения задач по рациональному использованию водных ресурсов, в условиях их слабой изученности, принимаются расчетные районные зависимости стоковых характеристик для рек, имеющих однородные гидрологические условия. Для выбора и обоснования этих зависимостей приводится краткий обзор природных условий области.

Одним из важнейших факторов, определяющих гидрологический режим рек, является рельеф местности. От него зависят размер и конфигурация поверхности речных бассейнов, величина подземных водосборов, а также морфологические характеристики гидрографической сети. С характеристиками рельефа приходится считаться при проведении любых водохозяйственных расчетов и мероприятий. Это дает возможность уменьшить влияние деятельности человека на окружающую среду и возможность строительства объектов при минимальном объеме работ по их созданию.

Амурская область с площадью 363,7 тыс. км^ отличается большим разнообразием природных условий. Рельеф области очень сложен (рис. 1.1). Вся северная часть ее покрыта горными хребтами, образующими Приамурское нагорье, поднимающееся над равниной Нижнего плоскогорья, высота которого - 600-700 м над уровнем моря. Хребты идут в разных направлениях, главным образом с юга-запада на северо-восток (Урушинский, Джелтулинский, Янкан) и с северо-запада на юго-восток (Чернышева, Тукуринфа), параллельно Становому хребту. Высота хребтов достигает 1000 м, а отдельных вершин - 1500-1600 м (хр. Тукурингра).

По характеру рельефа, растительного покрова и условиям протекапия рек район подразделяется на две части - северный горный и южный предгорный подрайоны. Первый из них представлен склонами перечисленных выше хребтов, сложенных сильно дислоцированными осадочными нородами, а также гранитами, гранитоидами палеозоя и мезозоя с участием архейских кристаллических сланцев. Склоны гор изрезаны многочисленными глубокими и узкими долинами рек. Средняя высота местности 800-1000 м; наиболее высокие вершины хребтов поднимаются до 1200-1600 м. Южный подрайон представляет собой среднегорье высотой 600-700 м. Местность расчленяется широкими долинами рек Амазара, Урки, Уруши, Омутной, Большого Невера на холмисто-увалистые гряды, простирающиеся в меридиональном направлении.

Речная сеть представлена несколькими левыми притоками Амура, среди которых значительными являются реки Ольдой, Амазар, Урка, Уруша, Большой Невер. Коэффициент густоты речной сети в среднем изменяется от 0,49 км/км^ (бассейн реки Уруши) до 0,57 км/км^ (бассейн реки Урки); среднее значение его по району 0,54. Залесенность водосборов 83-91%, средняя по району 86%; заболоченность изменяется от 8% до 18%, средняя около 10%. Озерность незначительная, менее 0,1%. Северная часть района расположена в области сплошной, а южная - в зоне островной многолетней мерзлоты.

Долины больших рек, прорезающих плато Нижнего плоскогорья, понижаются до 300 м. Таким образом, север области имеет гористый характер, неблагоприятный для сельскохозяйственного использования, так как склоны гор круты и каменисты, а равнинные пространства заняты моховыми болотами (марями); долины и низменные пространства покрыты низи1Н1ыми травяными кочкарниковыми болотами. Вся территория Нижнего плоскогорья составляет Северо-Западный (первый) агропочвенный район Северной гористой геоморфологической подобласти.

Южной фаницей этого района является хребет Тукуринфа и продолжение его к востоку - хребет Джагды. Эти хребты террасами спускаются к равнинрю-увалистой холмистой полосе Приамурья - Амурско-Зейскому плато, имеющему высоту от 300 до 600 м над уровнем моря и составляющему вторую нриродно-геоморфологическую подобласть. В северной части нлато сложено гранитами и сланцами, перекрытыми толщей древних аллювиальных отложений. Вся остальная часть территории выполнена глинами и песками неогепа.

Речная сеть представлена преимущественно малыми притоками рек Амура и Зеи, берущими начало в средней части плато, на плоско-увалистом водоразделе; большинство из них протекает по дну широких, частично заболоченных долин. Коэффициент густоты речной сети изменяется от 0,22 (р.

Берея) до 0,45 (р. Ольга) км/км^. Залесенность водосборов колеблется от 72% (р. Малая Улунга) до 84% (р. Берея), средняя по району 80%. Заболоченность распространена преимущественно па участках верхнего течения рек; бассейн реки Ульмин заболочен на 4%, а реки Малой Улунги - на 28%; среднее значение для всего района составляет около 18%. Общая величина озерности менее 0,1%, наибольшая, около 2%. Северная часть района находится в зоне островной многолетней мерзлоты, южная - в зоне, где мерзлота вообще отсутствует.

Вдоль Амура, во многих местах прерываясь, вытянулась надпойменная терраса, на которой расположены поля прибрежных селений. Она довольно широка, особенно около устьев мелких притоков Амура.

Северо-восточная часть области представляет собой также горную страну. Ее граница извилистой линией проходит по гребням высоких гор (от 1500 до 2000 и более метров над уровнем моря), образующих ряд горных систем и узлов. Таковы хребты Джугдыр (1700 м над уровнем моря), Джагды (1500-1800 м), >1м-Алинь и Эзоп (1900-2200 м), Турана и Буреинский (до 1500 м), входящие в сложную систему Буреинского нагорья. Это второй Селемджинский агропочвенный район. Система из цепи хребтов представляет собой волнистую гряду с широкими плоскими гребнями, над которыми местами возвышаются гольцовые сонки. Гряда сложена метаморфическими сланцами, песчаниками, конгломератами; ее сильно размытые склоны пересечены долинами рек, текущих в южном направлении и на север.

Район обладает хорошо развитой речной сетью; среднее значение коэффициента густоты колеблется в значительных пределах, и составляет для бассейна реки Арги 0,54 км/км^, для притоков реки Гилюй - 0,9-1,0 км/км', ДЛЯ района в целом - 0,63 км/км. Средняя залесенность водосборов около 80%; менее всего облесен бассейн реки Арги - 64%, а более всего, на 85-90%, залесены водосборы нравых притоков верхнего течения Зеи - рек Бомнака, Тока. Заболоченность бассейнов у отдельных рек превышает 30-35%; более осушенными являются притоки верхней Зеи; обш,ая заболоченность 82%.

Озерность по всему району незначительна — менее 0,1%, \\о у отдельных водосборов превышает 2% (река Арга). Район расположен в области сплошной многолетней мерзлоты, что оказывает суш,ественное влияние на водный и ледовый режимы рек.

Территория, офаничиваемая с запада рекой Зеей, с востока рекой Буреей и хребтом Турана, а с юга рекой Амуром, называемая Зейско-Буреинской низменностью, составляет третью геоморфологическую подобласть - Зейско-Буреи некую равнинную. Она поднимается всего на 100-300 м над уровнем моря и имеет общий уклон к югу. Равнина ее с обширными массивами обрабатываемых земель и участками суходольных лугов имеет важнейшее экономическое значение, как крупнейшая житница всего Дальнего Востока. Она охватывает водосборы рек Бирмы, Томи, Белой, Ивановки, Дима, Завитой и южные части бассейнов рек Райчихи, Архары, Урила и Хингана. Равнина сложена мощными толщами третичных и четвертичных аллювиальных отложений (пески, галечники, глины); лишь местами выходят породы кристаллического основания, образуя островные горы (на левом берегу реки Бурея). Равнина делится на две характерные части - возвышенную и низменную.

Рис. 1.1. Орографическая схема Амурской области Речная сеть района развита слабо (рис. 1.2). Среднее значение коэффициента густоты речной сети 0,17, у отдельных водосборов его величина колеблется от 0,09 км/км (река Белая) до 0,37 км/км (река Урил). Район слабо залесен, в среднем на 21%. В нределах низменности водосборы почти лишены древесной растительности; так у рек Гильчина и Ивановка иод лесом находится 2-5%. Водосборы, располагающиеся на возвышенной части равнины, облесены на 20-40% (река Завитая — 23%, река Томь — 40%). Заболоченность средняя по району составляет 20%, на водосборах отдельных рек изменяется от 8-10% (реки Белая и Гильчин) до 20-30% (река Ивановка — 22%, река Томь - 30%). У некоторых малых рек болота занимают до 70-80% плошади их бассейнов. По средней величине озерности - 0,4%, данный район превосходит все остальные, однако у отдельных водосборов озерность невелика, не более 1 -3%. Район находится в зоне талых пород, многолетняя мерзлота на режим рек заметного влияния не оказывает.

Юго-восточный угол области - Хингано-Архаринский административный район, между Амуром и железной дорогой — представляет собой пойму и надпойму этой реки, с абсолютной высотой около 100 м. К северо-востоку от железной дороги идет увалисто-холмистая предгорная зона высотой в 300м, переходящая дальше в мелкосопочник Буреинского хребта, с высотой от 500 до 960 м над уровнем моря.

Почвенный покров представляет собой один из основных элементов среды, в которой формируется речной сток. Ни одно явление водного режима не минует почвенный покров. В связи с этим М. И. Львович [118] отмечал, что, играя роль посредника между климатом и рекой, почвенный покров трансформирует метеорологические явления и явления водного режима. При изучении влияния почв на норму годового стока, прежде всего, исследуют их инфильтрационные и водоудерживающие свойства. От них зависят размеры почвенного стока, расход воды на испарение и транспирацию, на питание подземных вод.

Особе1ню важное значение почвенные особенности приобретают при формировании среднего многолетнего стока малых и средних водотоков. В ряде случаев они могут преобладать над климатическими факторами.

На территории Амурской области выделено пять типов почв: горнотундровые, подзолистые, дерново-подзолистые, дерновые, болотные [148].

Горно-тундровые почвы - это почвенные образования гольцовой зоны с абсолютной высотой свыше 1000-1200 м над уровнем моря.

Почвы этого типа развиваются в условиях постоянного сильного выноса и смыва мелких продуктов выветривания горных пород и образования на месте крупного обломочного материала — скелета.

Подзолистые почвы - в основном распространены в северных горных районах области, в зоне хвойной тайги, под лиственничными, лиственничнососновыми, лиственнично-еловыми и лиственнично-белоберезовыми лесами на различных элементах рельефа, главным образом, на горных склонах. По механическому составу они весьма разнообразны — от песчаных до глинистых. Характерные морфологические нризнаки этих почв следующие:

1. На поверхности почвы — лесная подстилка, состоящая из хвои, листьев и сучьев; травянистая растительность почти отсутствует.

2. Гумусовый горизонт не выражен или выражен очень слабо, мощность не превышает 2-5 см, носит торфянистый характер.

3. Хорошо развит подзолистый горизонт, мощностью 10-30 см (в зависимости от возраста и условий формирования).

4. Иллювиальный горизонт, мощностью от 30-180 см (в зависимости от рельефа, материнских пород).

В составе подзолистого типа почв выделено четыре подтипа:

1-й подтип - слаборазвитые почвы с укороченным профилем, сильно скелетные, с различно выраженной степенью оподзоленности. сформировались они на скелетно-каменистом элювии и делювии горных пород.

2-й подтип - типичные подзолистые.

3-й подтип - буроземно-подзолистые, сформированные на элювии коренных пород и на древнеаллювиальных отложениях.

4-й подтип - торфянисто-подзолистые почвы по механическому составу - пылевато-иловатые и иловато-пылеватые тяжелосуглинистые и глинистые на глине. Встречаются в Северо-Западном и Селемджинском районах.

Дерново-подзолистые почвы - характеризуются высоким процентом гумуса, мощностью от 5 до 30 см, подзолистым горизонтом мощностью 35-41 см от поверхности, ярко выраженной иллювиальной (вмывной) горизонт. Очень часто эти почвы имеют признаки оглиения, свидетельствующие о процессе заболачивания. Дерново-подзолистый тип почв делится на два подтипа: дерново-подзолистые незаболоченные и дерново-подзолистые заболоченные (глееватые).

Дерновые почвы — чаще всего встречаются на пойме рек, речек и падей, под луговой растительностью, где периодически заливаются аллювиальными или атмосферно-делювиальными водами паводков, несущими отложения песка или ила. Имеют хорощо выраженный перегнойно-аккумулятивный (дерновый) горизонт, но не имеют дифференцированного подзолистого. Почвы дернового типа делятся на три подтипа: дерново-луговые остаточноподзолистые глееватые, дерново-луговые незаболоченные, дерново-луговые заболоченные (глееватые).

Болотные почвы - характеризуются следующими признаками:

1. Постоянное избыточное увлажнение и сильное оглеение всей минеральной части почвенного профиля.

2. Произрастание специфической болотной растительности, приспособленной к условиям обильного увлажнения и недостатка кислорода в почве.

3. Интенсивный процесс торфонакоплеиия.

В зависимости от продолжительности болотной стадии, типа растительности и условий увлажнения выделяют следующие подтипы почв: иловато-болотные пойменные, торфяно-болотные низинные, почвы переходных торфяных травяно-древесно-моховых болот, верховые болотные, горнотундровые почвы.

Из характеристики почвенного покрова Амурской области видпо, что почвы, вовлекаемые в сельскохозяйственный оборот, наряду с хорошими качествами (высокая гумусность, значительная мощность гумусового горизонта, большая поглотительная способность) имеют ряд отрицательных свойств, которые неблагоприятно сказываются на урожае [148]. К ним относятся:

1. Тяжелый пылевато-глинистый, или тяжело-суглинистый механический состав всех горизонтов многих почв.

2. Слабая водопроницаемость, быстрая переувлажняемость в периоды усиленного выпадения осадков и плохая аэрация горизонтов наибольшего распространения корней почв равнинного рельефа, что создает неблагоприятное для развитие микробиологических процессов и образования солей минерального питания растений сочетание водно-воздушного и теплового режимов приводящего к голоданию растений.

3. Бедность питательными веществами и неблагоприятные агрохимические свойства подпахотных горизонтов больщинства почв.

Все эти отрицательные свойства почв усиливаются неблагоприятными климатическими особенностями: недостатком осадков весной, избытком их летом, ливневым характером летних осадков, холодной затяжной весной.

Процесс промерзания почвы зимой и оттаивание ее весной оказывает большое влияние на гидрологический режим рек, особенно в зимний период и во время формирования весеннего половодья. Кроме того, сезонное промерзание почв оказывает значительное влияние на хозяйственную деятельность человека.

Исследуя сезонное промерзание грунтов на территории Дальнего Востока А.В. Стоценко подобрал региональные зависимости глубины промерзания почв от суммы среднесуточных отрицательных температур воздуха и высоты снежного покрова. На основании этих зависимостей он построил карты средней глубины промерзания глинистых и мелкопесчаных грунтов [146].

Холодные зимы с маломощным покровом обуславливают наличие на территории области многолетней мерзлоты, а также приводят к глубокому сезонному промерзанию почв и грунтов.

Сезонная мерзлота характерна для всей южной части Амурской области. Дело в том, что на юге области отрицательные средние суточные температуры наступают до выпадения снега, в результате чего почва глубоко промерзает. К весне промерзание достигает максимальной величины 2,5-3,0 м, а в отдельных случаях до 3,5 метров.

В середине апреля, после наступления положительных средних суточных температур, начинается оттаивание почвогрунтов и продолжается все лето. Оттаиванию способствуют теплопроводность самих грунтов и теплые воды летпих дождей. И окончательно грунты оттаивают к концу лета началу осени.

Южная граница многолетней мерзлоты начинается на Амуре между селами Ольгино и Кузнецово, проходит к Зее (район впадения в нее р. Уркан), отсюда продолжается по прямой линии к Селемдже, далее продолжается к Бурее, уходя затем за пределы Амурской области в Хабаровский край.

Многолетняя мерзлота распространена отдельными пятнами, чередующимися с таликами. Мощность слоя многолетней мерзлоты находится в пределах от 6 до 12 метров, но случается 50 м (Сковородино) и 70 м (Талдан).

На Крайнем Севере и в ряде районов области, находятся пропластки льда мощностью от нескольких сантиметров до 2 метров.

Оттаивающий летом верхний слой (деятельный слой), на песчаных и суглинистых грунтах достигает мощности 2-3 м. Под моховым покровом толщина деятельного слоя составляет всего лишь 20-30 см. Протаивание глубоких горизонтов продолжается и осенью.

Температура слоя многолетней мерзлоты в среднем составляет 2-3° ниже нуля. На северо-западе она ниже, на юго-востоке температура выше.

В районах раснространения многолетней мерзлоты наблюдаются бугристые мари и провальные озера. Бугристые мари являются результатом зимнего выпучивания замерзшей воды, а провальные озера — результат вытаивания льда. Озера имеют глубину 1-2,5 м.

Слой многолетней мерзлоты является водонепроницаемым. Находясь недалеко от дневной поверхности, он способствует заболачиванию почв даже на склонах речных долин.

Многолетняя мерзлота является одной из причин наледей. Они образуются на большинстве рек области, в том числе и на малых южных реках, перекаты которых перемерзают зимой.

НаблюдеР1ия показывают, что многолетняя мерзлота отступает по всей своей южной границе, в том числе и в Амурской области. Об этом говорит увеличение толщины деятельного слоя в Бомнаке на 7 м за 60 лет, повышение температуры грунтов в районе Сковородино, отступление фаниц мерзлоты к северу в районе Селемджи и на Амуро-Зейском плато. Это связано с хозяйственной деятельностью человека.

Высокотемпературные мерзлые породы располагаются на низменных элементах рельефа, наиболее доступных для освоения. Хорошо развитые надпочвенные покровы и растительность активно влияют на температуру поверхности грунтов, а изменение или уничтожение их вызывают повышение теплоусвоения поверхности и ее температуры и, как следствие, протаивание многолетнемерзлых пород [10].

Растительность многообразно влияет на режим речного стока. Количественно ее влияние зависит от размеров площади бассейна, от рельефа местности и от разновидности и возраста растительности. Влияние растительного нокрова выражается в изменении осадков и испарения, в перераспределении поверхностного и почвенного стоков. Некоторые формы этого влияния действуют положительно, другие - отрицательно.

Растительность Амурской области очень разнообразна. Это связано с климатическими особенностями различных районов, орорельефом и влиянием на природу хозяйственной деятельности людей.

Амурская область в основном - лесная, с пятнами гольцовой растительности по наиболее высоким хребтам и отдельным вершинам (Становому, Ям-Алинь, Эзоп, Джугдыр). Только самая южная, земледельческая часть области, примыкающая к Амуру, Зее, Бурее и их притокам, почти лишена древесной растительности. Здесь сохранились только остатки ее в виде кустарниковых зарослей дубняка, черноберезника, липы и других пород, а также групп или одиночных взрослых деревьев [148].

В Амурской области распространены элементы давно установленных флористических областей, каждая из которых характеризуется типичными для нее представителями. Территориально обособленно одна от другой выделяются три области: Восточно-Сибирская, Охотская и Маньчжурская.

Восточно-Сибирская флористическая область. Для лесов этой области характерно почти повсеместное господство лиственницы, иногда же в горных долинах и нижней части склонов располагается ель, а в западной части, до р. Зеи, распространена сосна. На выгоревщих местах обе эти породы уступают место белой березе.

Охотская флористическая область. Охотские леса состоят из ели аянской и пихты белокорой с примесью березы каменной. Только наиболее неблагоприятные местообитания (пески и болотистые мари) в этой области запяты лиственницей даурской.

Маньчжурская, или Дальневосточная. Маньчжурская флора наиболее богата формами и имеет целый ряд видов, дошедших до нас от третичной флоры (орех маньчжурский, дуб монгольский, липа амурская, граб, лещина разнолистная и др.).

Следует отметить, что флористические области часто заходят одна в другую; так, на северо-востоке области Охотская флора вклинивается в Восточно-Сибирскую, на юго-востохе одна в другую заходят Маньчжурская и Восточно-Сибирская, а степные представители даурской флоры (пижма сибирская; ковыль-волосатик и др.) часто встречаются в Маньчжурской и Восточно-Сибирской областях.

Основные положительные функции лесов по отношению к поверхностным водам следующие: увеличение общей увлажненности территории посредством конденсации и снегонакопления; регулирование путем перевода поверхностного стока в подповерхностный и грунтовый, защита поверхностных и подземных вод от загрязнения. Леса, в зависимости от конкретных условий, играют различную роль в гидрологических процессах: противопаводочную, противоэрозионную и др.

Основными факторами, определяющими климат рассматриваемой территории, являются: геофафическое расположение данного района на материке Азии, сложное устройство его поверхности, муссонный характер циркуляции атмосферы и циклоническая деятельность.

Описываемая территория занимает промежуточное положение между двумя областями с соверщенно различными физико-географическими условиями: влажными прибрежными районами Тихого океана на востоке и континентальными пространствами Восточной Сибири и Монголии на западе. В связи с этим климат формируется под воздействием как океанических, так и континентальных факторов, а потому отличается резко выраженными чертами континентальности и в то же время имеет муссонный характер.

Основными наземными барическими образованиями зимнего сезона на Дальнем Востоке являются: область высокого давления над континентом Азии (зимний азиатский антициклон) и область низкого давления над северозападной частью Тихого океана (алеутская депрессия).

Влияние материка проявляется, главным образом, зимой, когда сухой и сильно охлажденный на континенте воздух проникает на территорию области в виде зимнего муссона, представляющего северо-занадный потока континентального воздуха. Обычно зимой над Амурской областью устанавливается безветренная, ясная, но очень холодная погода. Средняя температура воздуха в январе равна от -33,5° до -26,9°С. Наиболее холодными являются декабрь и январь месяцы, когда абсолютный минимум температур достигает -50-56°С.

В теплый период года Амурская область подвержена влиянию Тихого океана, когда преобладают ветры с моря южного и юго-восточного направлений. Летом, благодаря преобладанию над всей областью теплых и влажных воздушных масс морского муссона, происходит как бы выравнивание температур. Средняя температура июля равна +16,6-21,4°С. Абсолютный максимум находится в пределах 35-41 "С. Среднегодовые температуры воздуха, благодаря исключительной суровости зимы, всюду отрицательны и колеблются от 0°С (Благовещенск) до 6,4°С (Тында). Средняя продолжительность безморозного периода составляет 72-144 дня.

Радиационный баланс деятельной поверхности — один из климатообразующих факторов, определяющих термические условия этой поверхпости, верхних горизонтов почвы и приземного слоя воздуха. Кроме того, солнечная энергия используется в процессах физического испарения с почвы и транснирации растительного нокрова, таяния снега и льда, фотосинтеза.

Наблюдения за элементами радиационного режима на территории области ведутся лишь на двух станциях - Сковородино и Толстовка. Данных их недостаточно для детальной характеристики радиационных условий всей территории области, отличающейся разнообразным рельефом и растительностью. В связи с недостаточностью наблюдений количественную характеристику можно дать лишь в самых общих чертах, используя для того имеющиеся данные наблюдений за последние годы.

В качестве косвенной характеристики радиационных условий можно использовать продолжительность солнечного сияния, регистрируемую с помощью гелиографа на 18 станциях в пределах области [146]. Основными факторами, определяющими продолжительность сияния, являются длина дня и режим облачности. На территории области длина дня, изменяется от 7-8 часов в декабре до 16-17 часов в и составляет за год около 4200 часов на юге и 3900 часов - на севере области.

Очевидно, что число часов солнечного сияния в большей степени зависит от облачности, осадков и туманов. Нод влиянием облачности фактическая продолжительность солнечного сияния уменьшается почти вдвое, составляя в большинстве районов 50-60% возможной величины.

Годовой ход абсолютных величин солнечного сияния, наоборот, имеет минимум зимой (в большинстве районов - 100-150 часов), максимум — весной и летом (200-270 часов), а его годовые величины изменяются от 2500на юге области до 1900-1800 часов и ниже на севере. В целом в области отмечается широтное изменение продолжительности солнечного сияния, нарушаемое локальными колебаниями облачности, вызванными влиянием макроформ рельефа.

Радиационный баланс деятельной поверхности определяется астрономическими, метеорологическими (прозрачность атмосферы, облачность, температура, и влажность воздуха) и географическими (высота над уровнем моря, характер рельефа, растительность почв) факторами. Учесть влияние местных физико-географических особенностей отдельных районов области на приход солнечной энергии и ее перераспределение невозможно в связи с отсутствием на ее территории достаточного количества актинометрических станций.

Максимальный приход суммарной радиации в среднем за год отмечается в южных районах области, где он превышает 115 ккал/кв.см. К северу и северу-востоку приход суммарной радиации уменьшается и составляет около 95 ккал/ кв. см за год. Годовые величины расходной части радиационного баланса распределяются следующим образом: от земной поверхности отражается 30-35% приходящей суммарной радиации (около 30-35 ккал/кв. см), поглощенная радиация достигает 65-80 ккал/кв. см. Таким образом, радиационный баланс составляет 40-45 ккал/кв. см в южных районах и 35-40 ккал/кв.

см - в северных.

Недостаток тепла в общем радиационном балансе, отмечаемый в весенне-летний период, в сочетании с большим количеством атмосферных осадков, вызывает избыточное увлажнение в районах, где поверхностный сток затруднен, то есть в основном в пониженных и равнинных участках местности. Этим главным образом объясняется, что в Амурской области развита заболоченность.

Температурный режим обуславливается главным образом характером атмосферной циркуляции и рельефом местности. Влияние географической широты сказывается значительно слабее особенно в холодный период. Существенное влияние на температурный режим оказывает континентальность климата, что проявляется в резко выраженном различии зимних и летних значений температур воздуха (табл. 1.1).

Средняя месячная и годовая температура воздуха (°С)

III IV X

Покровка Чсрпясво Эким- Благовещенск Свободный Наиболее низкие годовые температуры воздуха отмечены в западной и северной горной частях области (Покровка - б^С, Экимчан - 6°С). Восточная часть области характеризуется более высокими величинами температуры, приближающимися к нулю и даже достигающими положительных значений (Благовещенск - 0°С, Свободный +2°С). В целом же отмечается повышение температуры в направлении с северо-запада на юго-восток.

Период с отрицательными средними месячными температурами для западной и северной части Амурской области имеет продолжительность с октября по март - апрель (6-7 месяцев), для восточной и южной частей с ноября по март (5 месяцев).

Сумма положительных температур воздуха - важный показатель произрастания сельскохозяйственных культур. В связи с этим положительные температуры воздуха больще 10°С называют суммами активных температур, а период в течение которого они наблюдаются, - периодом активной вегетации. Следовательно, при выявлении тепловых ресурсов, необходимых для решения сельскохозяйственных задач, правильнее будет использовать величины сумм температур воздуха различной обеспеченности [146].

Большое влияние на формирование сумм температур воздуха оказывают такие факторы, как рельеф местности и экспозиция склонов. По данным Госкомгидромета, сумма положительных температур при подъеме на 100 метров относительного превышения уменьшается на 70-100°.

Наибольшая продолжительность периода с температурами больше 10°С на юге Зейско-Буреинской равнины составляет 155 дней, 90%-ая обеспеченность этого периода равна 125 дням. На севере и северо-востоке области продолжительность периода уменьшается до 60-80 дней.

Величины сумм температур воздуха выше 10°С изменяются по территории Амурской области от 2200° на юге до 1000° в горных районах севера и северо-запада.

Самым холодным месяцем является январь. Январские температуры повышаются в направлении с северо-запада на юго-восток аналогичрю увеличению годовых температур воздуха. Наинизшие значения среднеянварских температур (-30-35°С) отмечаются в западной и северной частях области, наиболее удаленных от океана, где условия преобладания антициклонической погоды происходит сильное выхолаживание приземного слоя воздуха. В восточной, менее холодной части области средние январские температуры -24-2 ГС.

Таким образом, существенная особенность температурного режима Амурской области заключается в низких зимних температурах. В связи с этим малые и средние реки области нередко еще в начале зимы промерзают до дна.

Июль - самый теплый месяц в Амурской области. Июльские температуры распределяются довольно однообразно и изменяются от 16 до 20°С и до 19-2 ГС. Наиболее высоких значений летние температуры достигают в долинах рек. В отдельные летние дни температура может повышаться здесь до 35-40°С.

Для характеристики многолетних средних дат наступление холодного и теплого периодов могут быть использованы данные о переходе среднесуточных температур воздуха через -5°С, О и +5''С, приведенные в таблице 1. по пунктам, расположенным в различных частях области.

Даты перехода среднесуточных температур воздуха через -б^С, О и +5°С метеостанция Холодный период (переход через 0°С) в западной части области наступает в среднем 10-15/Х и заканчивается 10-15/1V, то есть продолжается в среднем 108-185 дней. В северной части области этот период длится с 8-12/Х по 18-22/1V - 190-195 дней, а в восточной части он наступает 20-26/Х и заканчивается 4-7/1V, то есть продолжается 160-170 дней.

При наступлении теплого периода весной возможны возвраты холодов.

В таких случаях днем часто наблюдаются положительные температуры воздуха, а ночью они могут падать ниже 0°С.

Для полной характеристики теплового режима большое значение имеют данные о поздних весенних и ранних летне-осенних заморозках и продолжительности безморозного периода (безморозный период в г. Благовещенске составляет 142 дня).

Режим осадков Амурской области обуславливается муссонной циркуляцией, циклонической деятельностью и характером рельефа. Взаимодействие этих факторов определяет существенные различия в количестве выпадающих осадков по сезонам года и по территории. Зимний муссон представляет собой перенос континентального воздуха северными ветрами. Он распространяется до больщих высот, определяя антициклональный характер погоды Амурской области. Изредка такое положение нарушается проходящими циклонами, приносящими осадки. Большинство этих циклонов отличается малым запасом влаги, более устойчивой, чем летом стратификацией воздушных масс, что не способствует процессам осадкообразования.

Летняя циркуляция имеет более сложный характер. Она характеризуется усилением циклонической деятельности, непрерывно сочетающейся с муссонной циркуляцией. Поэтому летняя циркуляция имеет ярко выраженный фронтальный характер. Больщинство летних циклонов характеризуется значительными запасами влаги, неустойчивой стратификацией воздушных масс и областями непрерывных восходящих движений, что способствует интенсификации процессов осадкообразования в них. Поэтому характерны частые и нередко весьма интенсивные летние дожди. Количество осадков увеличивается по направлению с запада на восток и северо-восток. Диапазон изменения осадков по территории довольно значителен: от 500-600 мм на Амуро-Зейском плато до 1000-1100 мм на хребтах Джугдыр, Джагды, Турана, что отвечает направлению основных воздушных потоков летнего влажного муссона.

В распределении осадков по сезонам имеются существенные различия в количестве за теплый и холодный периоды. За весь холодный период с ноября по март сумма осадков составляет лишь 5-7% на основной части бассейна и 8-10% в верховьях Зеи, Селемджи, Бурей. Следовательно, 90-95% осадков выпадает в теплый период года, с апреля по октябрь, причем около 2/3 осадков теплого периода выпадает за три летних месяца (июнь, июль, август). При этом от зимы к лету идет постепенное наращивание месячных сумм осадков, что создает особенно благоприятные условия для наводнений.

За весенние месяцы почва напитывается влагой, следовательно, летние дожди проходят без особых потерь на инфильтрацию.

Распределение числа дней с осадками различной величины соответствует территориальному распределению годовых сумм осадков. Как видно из таблицы (1.3), общее число дней с осадками на Амуро-Зейском плато составляет около 100, на Зейско-Буреинской и Верхнее-Зейской равнинах 100-115, в восточной части бассейнов Селемджи и Бурей 135-145 дней. Число дней в году с осадками 10 мм и выше в западной части бассейнов составляет 13-15, а в восточной 17-21 день.

Наименование Тын да Уруша Нора Экимчан Бысса Норск Кумара Благовещенск Поярково Суточные максимумы осадков на всей территории наблюдаются в летние месяцы. Повторяемость их в июне - августе составляет 75-95%. Наибольших значений суточные максимумы достигают в верховьях Зеи, Селемджи, Бурей.

Характерной особенностью ливней в Амурской области является их растянутость по времени и медленное нарастание интенсивности. Максимальная интенсивность дождей чаще всего наблюдается на равнине и значительно реже в горах. Особенность ливней в том, что большая интенсивность дождя наблюдается в течение значительных интервалов времени. Это является одной из основных причин обуславливающих наводнения в бассейнах рек.

Незначительное количество осадков, выпадающих в зимнее время, обуславливает сравнительно малоснежную зиму в области. Наименьшее количество снега выпадает на Амуро-Зейском плато и Зейско-Буреинской равнине. Средняя из наибольших высот снега равна 20-25 см, а средняя высота его за зиму - 14-19 см. На Верхнее-Зейской равнине и в долинах верхних течений Селемджи и Бурей средняя из наибольших высот равна 30-35 см. Максимальной мощности снежный покров достигает в горных частях бассейнов ( по данным станций Локшак и Экимчан высота снега отмечается 40-60 см).

Снежный покров, на равнинной части территории, появляется в третьей декаде октября и устанавливается в начале ноября; в горных районах установление снежного покрова происходит на 10-15 дней раньше.

Максимальная мощность снежного покрова наблюдается на равнине в конце февраля, а в горных районах — в середине марта. Снеготаяние начинается в первой или во второй половине апреля.

Плотность снега в Амурской области незначительна, что объясняется очень низкими температурами и отсутствием оттепелей зимой. Отсюда невелик запас воды в снеге, составляющий к концу зимы в средний по условиям выпадения снега год только 32 мм. Эта величина в точности соответствует средней сумме осадков на Зейско-Буреинской равнине за холодный период года. Отсюда можно сказать, что в Амурской области практически не происходит потерь снега на подтаивание.

Испарение с водной поверхности и почвы на описываемой территории изучены слабо. Данные имеются лишь по станциям: Норск, Сковородино, Усть-Нюкжа, Малиновка, и то лишь за неполные годы, с мая по октябрь.

Суммарное испарение за эти месяцы составляет: на севере области, в Бомнаке, с поверхности почвы - от226 до 304 мм, с водной поверхности от - 306мм, на юге области, в Малиновке, с поверхности почвы от 431 до 500 мм, с водной поверхности от 480 до 519 мм. Наибольшее испарение наблюдается в июне и июле.

Необходимость районирования изучаемой территории обуславливается разнообразием ландшафтов, сложностью климатических условий, контрастами элементов рельефа, различиями в почвенном и растительном покрове.

Все эти элементы существенно влияют на распределении речной сети по территории области и определяют основные черты водного режима.

В основу районирования положены признаки, определяющие главные черты водного режима рек, прежде всего условия их питания, характер колебания водности и распределение стока внутри года.

Зейско-Буреинская равнина простирается по левобережью нижнего течения р. Зеи и полевую сторону от русла р.Амура на участке между устьями рек Зеи и Хингана. Она охватывает водосборы рек Бирмы, Томи, Белой, Ивановки, Дима, Завитой и южные части бассейнов рек Райчихи, Архары, Урила и Хингана.

Весеннее половодье в среднем охватывает период с первой декады апреля по начало мая и продолжается около месяца. Паводочный период длится 140-160 дней. В отдельные многоводные годы по рекам проходит до 10- паводков за сезон. Плоский рельеф, наличие замкнутых котловин, большая водопроницаемость почво-грунтов способствуют распластыванию паводков и обусловливают значительные потери стока, в силу чего район относится к зоне малого стока. Паводки формируются продолжительными или весьма интенсивными осадками. В маловодные годы на реках района наблюдается устойчивая межень. Доля зимнего стока у некоторых водотоков (Завитая, Тюкан) достигает 5-15%; на осенне-зимний сезон приходится 12-20% от годовой его величины. Значительные реки района (Томь, Завитая и др.) зимой не промерзают. По условиям увлажнения атмосферными осадками район отьюсится у полувлажной зоне. В среднем здесь выпадает 662 мм осадков [146].

Под влиянием целого ряда причин последние неодинаково раснределяются и трансформируются по территории, о чем свидетельствуют данные, о водном балансе района и отдельных его частей, приведенные в таблице 1.4.

Подрайоны Зсйско-Буреинская равнина Зсйско-Буреинская низменность Данные таблицы 1.4 показывают, что в пределах низменности осадки трансформируются совершенно иначе, нежели на возвышенной части равнины. При относительно равном испарении модуль стока рек, текуших по низменности, в три раза ниже; то же наблюдается и с величиной коэффициента стока. Причиной этому служит не только естественное регулирование стока, происходящее под влиянием природных факторов, но в большей степени влияние хозяйственной деятельности человека (распашки обширных участков, занятых плодородными черноземам).

По своему химическому составу вода рек района относится к категории хорошей питьевой. В зависимости от фазы водного режима средняя величина минерализации воды колеблется от 30 до 80 мг/л, средняя жесткость составляет 0,3-0,4 мг'экв.

По степени обеспеченности поверхностными водными ресурсами территория Амурской области относится в зоне высокой обеспеченности. Ресурсы поверхностных вод на территории области составляют 171 км^/год, в том числе формирующиеся на территории области - 88,6 км'^/год. Обеспеченность водными ресурсами на 1 км"^ площади территории составляет 244 тыс.м^, а на одного жителя — 89 тыс.м /год.

Количество рек и ручьев на территории области составляет 43964 с общей длиной 188919 км, в том числе 31 река длиной 200 км.

Крупнейшие реки области длиной более 500 км - Амур, Зея, Бурея, Селемджа, Гилюй, Олекма, Нюкжа.

Годовой сток основных рек области представлен в таблице 1. р. Уркан - устье р. Селемджа - с. УстьУльма Река Амур - образуется слиянием Шилки и Аргуни м впадает в Амурский лиман Охотского моря; длина от места слияния 2824 км (в том числе в пределах Амурской области 1246 км), а от истока Аргуни - 4444 км. Общая площадь бассейна - 1856000 км^, в том числе на территории России км^ в пределах Амурской области -315700 км^.

На участке от Амазара до устья Большого Невера река течет в горной долине, образованной справа отрогами хребтов Урушинского, Петровского.

Долина до с. Джалинда узкая, склоны ее высокие, крутые, покрытые лесом.

Русло до с. Ольдой имеет небольшую извилистость, шириной до 400 м. Глубина на плесах до 6 м, на перекатах - около 1 м, скорость - 1,7-2,2 м/с. От устья Б. Невера до устья Зеи Амур течет между Амуро-Зейской равниной и хребтом Ильхури-Алинь. Долина постепенно расширяется до 10 км, ширина русла увеличивается до 1,5-2 км. Средний Амур до с. Нашково течет в пределах Зея-Буреинской равнины. Нойма заболочена. Русло извилистое, со множеством островов. Ниже устья Зеи глубины Амура на плесах достигают 10 м, скорость течения - 1,6 м/с. Река в пределах области судоходна.

Река Зея - левый приток Амура, наиболее крупный и многоводный.

Берет начало на высоте 1900 м южного склона Станового хребта. По величине в Дальневосточном регионе она занимает второе место. Длина реки км, площадь водосбора-233000 км, ежегодный сток составляет около 55 км^.

От истока до устья Купури Зея протекает в узкой и глубокой долине. В русле много перекатов и порогов. Ширина реки 40-80 м, скорость на перекатах до 2,5-3 м/с. В 110 км ниже по течению от устья Купури путь Зее префаждает Зейское водохранилище. От г. Зея до впадения Селемджи ширина долины Зеи 0,5-0,7 км. Пойма левобережная, узкая, лишь при впадении притоков расширяется до 3-5 км. Ниже впадения Селемджи Зея становится равнинной рекой. До устья Томи долина расширяется от 9 до 15 км, местами до 20 км. Русло разветвленное, со множеством кос, отмелей, островов. Ширина русла в межень 500-800 м, глубина на перекатах 0,7-0,9 м, на плесах - более 4 м. Скорость течения в межень около 1 м/с, в паводки — более 2 м/с. Ниже устья Томи ширина русла Зеи увеличивается до 1,5-2 км. В русле множество перекатов и песчано-галечниковых островов. Река судоходна.

Река Бурея - левый приток Амура. Берет начало на высоте 1700 м на стыке хребтов Эзоп и Дусе-Алинь. Длина реки с. Правая Бурея - 739 км, в пределах Амурской области - 250 км. Площадь водосбора - 70700 км^. за пределами области это порожистая горная река. До с. Пайкан река прорезает отроги хребта Турана, протекает в узкой долине с неразвитой поймой, ширина русла 200-250 м, скорости на плесах - 1м/с, на перекатах - 2-2,5 м/с. От с.

Пайкан до устья Дикана ширина долины 4-6 км, ниже по течению - 15-20 км, участок пойменный, ширина русла реки 300-400м. скорости на плесах - 0,5- м/с, на перекатах - 1,5-2 м/с. Нижний участок реки судоходен.

Река Гилюй - правый приток Зеи. Длина - 545 км, плошадь водосбора - 22500 км^. начало берет на южных склонах западной части Станового хребта. Река горная, особенно стремительная до слияния Большого и Малого Гилюя, где течет в узкой извилистой долине. Ширина русла 40-60 м, скорости на плесах 1,3-10,5 м/с, на перекатах - более 3,5 м. Пиже по течению усиливается извилистость, характерно чередование узких мест и расширений. От устья Тынды до Перевоза долина расширяется до нескольких километров, появляется пойма. Ширина русла 200 м, скорости на плесах 1,1-1,3 м/с. Нижний участок река проходит в хребте Тукурингра, разрезая его вдоль.

Река Уркан - правый приток Зеи. Длина - 304 км, площадь водосбора км^. Русло извилистое, со множеством островов и перекатов. Глубины на плесах 1,5 - 2 м, на перекатах уменьшаются до 0,5 м. Скорость течения на плесах 0,5-0,8 м/с, на перекатах - до 2,5 м/с.

Река Селемджа начинается из небольшого горного озерка на стыках хребтов Ям-Алинь и Эзоп, впадает в Зею с левого берега. Длина - 647 км, площадь водосбора - 68600 км^. В верховьях река протекает в горной долине, ширина русла ее не превышает 60-80 м, скорости на перекатах достигают 6 м/с. Горная долина постепенно расширяется и исчезает у с. Селемджинск.

На участке между устьями Огоджи и Дикаткана река течет, сжатая шеками почти отвесных скал, имея ширину 60 м, а местами всего 10 м. Глубины достигают 7 м. Ниже устья р. Верхний Мын русло Селемджи расширяется до 100 м. Глубины в межень на перекатах не превышают 04-06 м. скорость в паводки достигает 2,6-4,5 м/с. Ниже по течению долина реки расширяется до 10-12 км, ширина русла увеличивается до 600 м.

Реки Амурского бассейна по условиям водного режима относятся к дальневосточному типу с хорошо выраженным преобладанием дождевого стока. За счет дождей обеспечивается в среднем 50-70% годового стока, на снеговое приходится 10-20%, на подземное— 10-30%.

С конца сентября - начала октября водность рек области постепенно, вплоть до марта, снижается. Ледовые образования на юге появляются в начале третьей, на север - во второй декаде октября. Обычно сначала отмечаются забереги, затем шугоход и ледоход. Холод наступает с севера, а общее направление течения большинства рек - с севера на юг, поэтому появляющиеся на севере ледовые образования беспрепятственно уносятся водой в более теплые районы. Ледостав на севере области наступает в середине октября, а на юге - в середине ноября. При установлении ледостава из-за стеснения русла льдом уровни воды резко повышаются на 0,5-1,5 м. Затем на больших и средних реках уровень постепенно понижается. Малые реки юга области покрываются льдом путем смерзания заберегов; шугохода и ледохода на них почти не бывает (р. Ивановка). Многие малые реки, а также и верховья крупных рек, промерзают до дна. К середине марта реки, а также и верховья крупных рек, промерзают до дна. К середине марта толщина льда достигает 1,3-1,5 м на больших реках и до 1,0 м на малых реках. Период ледостава на реках области продолжается 5-6 месяцев.

В холодный период года осадков бывает нем1юго, поэтому снеговое половодье обычно невысокое в сравнение с летними паводками. Па малых реках Зейско-Буреинской равнины в отдельные годы, когда осадков летом выпадает мало, весна может давать 40-50% годового стока. Подъем воды весной начинается значительно раньше, чем разрушается ледяной покров.

Снег тает сначала на юге области - на равнинах и низменностях, затем в горах. Поэтому часто бывает два подъема уровня воды: до середины апреля от таяния снега на равнинах и в мае - от таяния в горах. Второй - более высокий. Весеннее половодье бывает высоким при дружном снеготаянии - после снежной зимы и весенних дождях.

Вскрываются реки области обычно снизу вверх по течению. В отдельные годы вскрытие сопровождается заторами.

Летняя межень на реках Приамурья не выражена. Это объясняется частыми дождями, оттаиванием мерзлоты, таянием наледей. Понижения уровней бывают между отдельными паводками. Лишь в маловодные годы период малого стока близок к меженному состоянию рек.

Летне-осенние паводки - главная фаза водного режима рек области.

Только на долю июля-августа в верховьях рек Амур, Зея, Селемджа приходится 50-60%, а на южных реках 40-50% годового стока. Формированию паводков, помимо климатических факторов, способствуют: горный рельеф и густота речной сети в верховьях бассейнов больших; малая водопроницаемость грунтов; мерзлота на значительных площадях; малые уклоны русла. На больших реках за год бывает в среднем 3-4 паводка, на малых — 5-6. Продолжительность их различна: от нескольких дней до месяца. Высота паводков колеблется от 1,0-2,0 м на малых реках до 4-6 м - на больших.

Река Олекма протекает в пределах области участком 246 км, а общая длина реки 1436 км. Общая площадь водосбора 210 тыс. км^. От устья р. Дырын-Юрэха до устья Пюкжи есть пойма высотой 3 м и три надпойменные террасы. Па этом участке спокойные плесы сменяются бурными и опасными перекатами. Пиже впадения Пюкжи ширина русла достигает 750-1000 м. Па протяжении 80 км, до устья Хани, насчитывается более 40 островов. Ширина долины до 4-5 км, ширина поймы - 2-3 км.

Река Пюкжа начинается в северо-западных отрогах Урушинского хребта в Читинской области. Длина реки - 358 км, площадь водосбора км^. Долина реки в верхнем и нижнем течении узкая, в среднем - несколько шире. Пойма заболоченная, с множеством стариц. В русле много островов.

Для рек бассейна Лены характерны выраженный подъем уровней воды во время весеннего ноловодья, значительные нодъемы и снады в летнеосенний нериод и сравнительно низкое и устойчивое положение уровня в холодную часть года.

В результате снеготаяния в конце апреля - начале мая начинается весенний подъем уровня воды. На непромерзающих реках этот подъем происходит, как правило, соответственно увеличению их водности. На многих промерзающих реках и водотоках с сильно развитыми наледями часть весеннего стока проходит по поверхности ледяного покрова при повышенных уровнях. Но мере дальнейшего потепления и связи с увеличением водности потока им разрабатывается русло во льду, и подъем уровня сменяется его спадом. Заканчивается половодье обычно в конце мая — начале июня, короткая межень прерывается дождевыми паводками. Дождевые паводки обычно превышают половодье на 1-3 м, их интенсивность в 1,2-2,5 раза больше, чем в соответствующую фазу половодья. Этому здесь способствуют значительные уклоны водосборов и самих водных потоков, а также характер выпадающих летом осадков.

Крупных озер в области нет, но имеются многочисленные небольшие пресноводные водоемы. На территории области сосредоточено 25,4 тыс. озер с площадью зеркала менее 1 км^ и 20 от 1 до 2,8 км^. Наибольшей озерностью отличаются Верхне-Зейский и Зейско-Селемджинский гидрологические районы (0,6-2%). Наиболее развиты здесь водоемы термокарстового происхождения. Реже встречаются водно-эрозионные водоемы, приуроченные к долинам и поймам больших и средних рек. На южном склоне Стагювого хребта есть несколько озер ледникового происхождения. В долинах рек Амур, Зея, Селемджа и их притоков, преобладают озера-старицы. На Зея-Буреинской равнине встречаются небольщие, зарастающие с берегов тростником, озера округлой формы глубиной до 1 м.

В Нриамурье около 130 тыс. км^ болот и заболоченных земель. В северной и северо-западной частях области, в верховьях водосборов рек Зея и Селемджа распространены моховые болота (мари). Верхнезейская равнина заболочена наполовину. В центральных и южных районах области преобладают травяные и мохово-травяные болота. Возвышенная часть ЗеяБуреинской равнины заболочена на треть. В ходе уровней болотных вод отмечаются весенний и осенний максимумы и минимум зимой. Замерзание зимой начинается в ноябре. Промерзание идет постепенно и к апрелю достигает наибольших значений. Оттаивание начинается в апреле и заканчивается в июле.

Искусственные водные объекты представлены одним крупным Зейским водохранилищем с полным объемом 38,42 км^, 37 малыми водохранилищами с объемом более 1 млн. м^ и 75 прудами с объемом менее 1 млн. м^.

На втором после Зеи левобережном притоке Амура - Бурее, строится Бурейский гидроузел. Полезный объем строящегося Бурейского водохрапилища— 10,7 км^.

Па 1.01.2005 г. общая площадь малых водохранилищ составляет 47,0 км, общий объем - 96,18 млн. м. объем от 5 до 10 млн. м имеют только 4% водохранилищ и сосредоточены они в Тамбовском районе (два) и по одному в Бурейском и Магдагачинском районах.

Имеется также 75 прудов общей емкостью 34,15 млн.м^ и суммарной площадью 19,4 км^. Всего в области пруды и малые водохранилища занимают площадь 66,4 км^ и содержат 130,33 млн. м^ воды.

Наибольшую площадь искусственные водоемы занимают в южных районах области (8,26 га/км ). В среднем здесь на 1 км территории приходится около 2,2 га водного зеркала искусственных водоемов. Свыше 1 га/км"^ составляет водная поверхность прудов и водохранилищ в Благовещенском, Завитинском, Константиновском, Октябрьском и Тамбовском районах. В среднем по области эта величина составляет без Зейского гидроузла 1,22 га/км, а с учетом - 6 га/км. Распределенный по площади суммарный объем воды прудов и водохранилищ составляет менее 1 мм, а с Зейским гидроузлом около 180 мм. В самом насыщенном прудами и водохранилищами среднем течении бассейна Амура эта величина изменяется от 2,54 мм (р. В.Уртуй) и до - 8,26 мм (р. Гильчин).

По количеству прудов и водохранилищ первое место занимает бассейн реки Большой Алим. Здесь емкостью искусственных водоемов аккумулируется от 22 до 27% местного стока. Затем идут бассейны рек Гильчин, Топкоча, Куприяниха. Менее всего зарегулирован сток в бассейнах рек Архара, Чирга, Большая Пера соответственно в Архаринском, Ромненском и Свободненском районах.

В зависимости от водности и хозяйственной направленности природных районов выделяется и назначение водохранилищ. В южных и центральных маловодных районах области пруды и водохранилища использовались, главным образом, для орошения и обводнения сельскохозяйственных угодий, рекреации и рыборазведения.-В-северных районах, в зоне избыточного увлажнения, они используются как источники технического водоснабжения, в целях гидроэнергетики и рыборазведения.

Почвенные и грунтовые воды находятся в самом верхнем, почвенном слое. Обычно он сильно насыщен водой, что вызывает большую заболоченность.

Высокая влажность почвы объясняется несколькими причинами, плоская поверхность не дает воде быстро стекать, глинистый верхний водоупорный слой впитывает много влаги, не давая ей просочится вниз. Водонроницаемость почв характеризуется просачиванием со скоростью 0,5 мм в мин, сырая же почва пропускает воду еще медленнее - от 0,4 до 0,0 мм в минуту.

После обильных дождей образуется верховодка, выходящая на дневную поверхность. Уровень ее после прекращения дождей понижается медленно. Коэффициент горизонтальной фильтрации в слое 0-85 см составляет 0,00014-0,00030 см/сек.

Грунтовые воды залегают глубже почвенных. Зеркало фунтовых вод повторяет очертания рельефа, но в смягченном виде.

В южной части выделяется несколько водоносных комплексов - отложений современных аллювиальных, неогеновых, палеогеновых и верхнемеловых. Все они являются песчано-галечниковыми. По содержанию вод выделяются две группы пород: с объемом от 1 до 10 л/сек; и вторая группа - более 10 л/сек. Минерализация фунтовых вод слабая.

В восточной части Хингано-Архаринского района грунтовые воды залегают на глубине от 2,5 до 7,5 м.

На Амуро-Буреинской низменности грунтовые воды находятся на глубине от 7 до 43 метров на различных участках. Здесь присутствуют как напорные, так и безнапорные фунтовые воды.

Грунтовые воды выходят на поверхность по склонам и в обрывах, выход вод осуществляется либо единой струей (родниковый выход), либо широким участком (пластовый выход). Зачастую родники обнажаются на дЕ1е и в берегах реки, питая реку в сухие сезоны, но такое питание составляет всего лишь 15-18% от годового объема стока рек.

К числу основных факторов, ифающих сушественную роль в формировании речного стока относятся и подземные воды. Их участие в этом процессе определяется не только мощностью водоносных горизонтов и характером их залегания, но и взаимодействием с толщами многолетнемерзлых пород. Большое влияние на связь подземных и поверхностных вод оказывает наличие сквозных таликов и их расположение по отношению к долинам рек и основным водоносным горизонтам.

Подземные воды четвертичных отложений отличаются слабой минерализацией (0,1-0,18 мг/л), их общая жесткость составляет 0,3-1,5 мгэкв, а их температура колеблется в пределах 1-7°С.

Основным источником питания подземных вод являются атмосферные осадки. В связи с этим накопление запасов подземных вод происходит в летний период. Первое пополнение подземные воды получают весной при оттаивании верхнего слоя сезонной мерзлоты за счет талых снеговых вод и весенних дождей. Затем в течение всего лета происходит непрерывное увеличение запасов подземных вод, так как обильнее дожди и оттаивание почвы способствуют непрерывному улучшению условий питания и разгрузки подземных вод. Максимальный подземный сток формируется, как правило, в конце поводочного периода, приходящегося на сентябрь-октябрь, когда накапливаются наибольшие запасы подземных вод. С наступлением первых морозов прекращается выпадение жидких осадков, а тем самым и пополнение запасов подземных вод, что вызывает снижение величины подземного стока в реки. Зимой подземные воды не пополняются, а лишь расходуют накопленные за летний период запасы на питание рек, образование наледей, и увеличение стока сезонной мерзлоты минимальные значения подземного стока обычно приходятся на конец зимы (февраль-март).

Таким образом, режим стока подземных вод в годовом цикле может быть охарактеризован следующим образом: максимум - в сентябре-октябре;

минимум - в конце марта - начале апреля; с января по март сток постепенно уменьшается, а в апреле начинает увеличиваться.

Процессы циркуляции подземных вод в талой зоне и в районах сквозных таликов в основном определяются условиями залегания и литологическим составом пород. Некоторые сведения о режиме вод верхнего горизонта и о их взаимосвязи с поверхностными водами можно получить из материалов наблюдений болотной станции Ново-Листвянка (бассейн р.Томи, ЗейскоБуреинская равнина). В этом районе распространены воды четвертичных отложений, образующих водоносный горизонт мощностью до 80-100 м [146].

Уровень подземных вод залегает здесь на глубине от 0,1 до 5-6 м. пополнение запасов осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и подтока из других водоносных горизонтов [146].

Уровень подземных вод в скважинах, расположенных близ реки, колеблется в сравнительно больших пределах; по мере удаления от берега годовая амнлитуда колебания их постепенно уменьшается (таблица 1.6).

Годовая амплитуда колебания уровней подземных вод СКВ.№ скв.№ Для сопоставления отметим, что амплитуда колебания уровня воды р.

Томи в 2001 и 2002 гг. составляла соответственно 2,45 и 2,49 м, а в 2003 г м.

Весной и летом уровни подземных вод повышаются равномер1Ю, но после значительных дождей подъем их происходит более интенсивно. В сентябре — октябре начинается спад, провожающийся до середины или конца марта. Во время летних паводков в прибрежной зоне наблюдается подпор подземных вод речными водами, но величина уклона подземного потока в течение года изменяется незначительно.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ВЗАИМОСВЯЗИ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА НО ДАННЫМ СТАНДАРТНЫХ

НАБЛЮДЕНИЙ

2.1. Обзор существующих методик расчета характеристик В гидрологических исследованиях и расчетах, связанных с практикой использования водных ресурсов и защиты речных вод от неблагоприятного воздействия, количественная оценка и характеристика режима речного стока имеют первостепенное значение [23,32,116,117], Продолжительность имеющихся рядов наблюдений за стоком реки часто недостаточна для надежной оценки расчетных гидрологических характеристик при обосновании водохозяйственных мероприятий, поэтому методы гидрологических расчетов зависят от степени изученности реки и традиционно подразделяются на расчеты при наличии или отсутствии данных непосредственных наблюдений. В первом случае на приоритетное место выдвигаются задачи построения кривых распределения вероятностей стоковых характеристик, во втором - используются подходы, учитывающие физикогеографические закономерности формирования стока [35,40,41].

Исследованиями годового стока занимались многие выдающиеся ученые в нашей стране и за рубежом. Основоположниками являются Д.И. Кочерин, Б.Д. Зайков, А.В. Огиевский, Б.В. Поляков, Л.К. Давыдов и др. Немало сделано В.Г. Андрияновым, П.С. Кузиным, С.Н. Крицким, М.Ф. Менкелем, Д.Л. Соколовским, К.П. Воскресенским. На Дальнем Востоке известны работы И.Н. Гарцмана, В.Н. Глубокова, Н.Н. Бортина, С.А. Гаврикова, А.С. Федоровского и др.

Как известно, средний многолетний сток крупных и средних рек является функцией осадков и испарения. Еще в 1884 г. А.И. Воейков в своих исследованиях [58] отмечал, что речной сток - это продукт климата. Это положение в последствие было дополнено Л.К. Давыдовым и П.С. Кузиным, отмечавшим существенную роль ландшафта в формировании речного стока, особенно на малых и временных водотоках. При этом П.С. Кузин [112] понимал под ландшафтом целую природную систему, включающую и климат.

В целях расчета годового стока осадки, как основной параметр расчетных уравнений, начали использоваться еще в конце XIX века. Известны формулы А.Пенка, Уле, П. Шрейбера, Келлера, Э.М. Ольдекопа, А.В. Огиевского, П.С.

Кузина, Д.Л. Соколовского, Г.П. Калинина и др.

Развивая утверждение о том, что средний многолетний сток является функцией климатических составляющих географического ландшафта, а все прочие физико-геофафические элементы ландшафта, как зональные, так и азональные, влияют на сток не непосредственно, а через осадки и испарение.

Д.Л. Соколовский в работе [154] показывает, что величина нормы годового стока должна зависеть не только от осадков, но и от состояния влажности воздуха, которая в эмпирических формулах выражается через дефицит влажности. По формуле Великанова-Соколовского [54] построена кривая зависимости коэффициента стока от дефицита влажности воздуха, применительно к отдельным регионам. С И. Крицкий и М.Ф. Менкель [107], а также Б.В. Поляков [108] предложили свои варианты подобных зависимостей. Основным их недостатком является офаничение одним параметром, определяющим годовой сток, в то время как последний является интефальной характеристикой [1]. Далее Д.Л. Соколовский показывает, что в замкнутых речных бассейнах средний сток находится под исключительным влиянием климатических компонентов геофафического ландшафта. В незамкнутых бассейнах на величину среднего стока непосредственно влияют также и другие элементы ландшафта, такие как характер почв и растительного покрова, гидрогеологические условия, глубина вреза русла и др.

Попытки установления зависимостей между стоком и основными климатическими факторами были предприняты и другими основоположниками отечественной гидрологии [6,7,8,9,104,105,106]. Однако вышеназванные методы не дают желаемых результатов, поскольку занижают нормы стока при его оценке по эмпирическим формулам. Основными причинами этого являются несовершенство структуры расчетных формул. Коэффициенты стока в формулах определены по отношению к осадкам, измеренным дождемерами, которые не приведены к показаниям осадкомеров и не откорректированы на ветровой недоучет, испарение и смачивание прибора. При коротких рядах наблюдений норма годового стока, осадки и дефицит влаж1юсти воздуха определялись с заметными погрешностями. Поэтому уточнение расчетных формул явилось приоритетной задачей в работе В.И. Бабкина, А.Б. Нори1юй и В.Л. Роевой [25]. Для расчета ежегодных значений стока, в условиях недостаточной изученности водного режима, использовались уравнениями связи элементов водного баланса, предложенные B.C. Мезенцевым и В.И. Бабкиным.

Учитывая наличие больших погрешностей расчета этих значений по формулам, вызванных, в первую очередь, большими погрешностями исходных данных и отсутствием сведений о ежегодном изменении запасов воды в речных бассейнах, было предложено применять множественные корреляционные зависимости между измеренным стоком, а также приближенно оцененными значениями атмосферных осадков и испарения (что уже предполагает наличие значительных пофешностей). Такие зависимости отыскивались для речных бассейнов Кольского полуострова и по утверждению авторов для его территории и для Чукотского автономного округа вполне правомерно построение зависимостей стока от атмосферных осадков и испарения, определенных по малому количеству станций. При отсутствии метеоданных средний многолетний сток можно определять по фафику зависимости от средней высоты водосбора. Хотя последнее утверждение является спорным, поскольку слишком велик разброс точек на представленном рисунке, при их офаниченном количестве (4-5 точек).

В.К. Баскаковым, А.Ж. Муфтаховым и К.П. Воскресенским [34] исследованы структурные связи нелинейной рефессионной модели, построенной на основе уравнения водного баланса, с учетом межбассейнового подземного водообмена. Помимо осадков использовались географические координаты центра речного бассейна, его средняя высота, площадь водосбора и минимальная отметка дна реки в замыкающем гидростворе. Норма осадков для речного бассейна вычисляется как сумма фоновой, высотной и барьерной составляющих этих осадков. Одна из основных составляющих уравнения водного баланса — испарение - учитывается через географические координаты, центра тяжести речного бассейна. Ее учету способствует также введение в расчетное уравнение средней высоты водосбора. Подземный водообмен речного бассейна с окружающей территории учитывается путем введения в уравнение регрессии для определения нормы годового стока, площади водосбора и отметки тальвега реки в замыкающем створе. Формулу рекомендуется применять для рек с площадью бассейна более 300 км^.

Рассматривая эту работу и отмечая хорошую водно-балансовую обоснованность разработанного метода расчета, A.M. Владимиров [56, 57] указывает и на существенную сложность его использования, особенно в части вычисления осадков, где так называемая барьерная составляющая имеет существенный элемент физической неопределен1юсти.

В разработке другого коллектива авторов Жук В.А., Бовыкин И.В., Романова Е.А., Скорняков Е.А., Фролова Н.Л. [87] исследована связь годового стока с осадками за разные периоды времени, со среднемесячным дефицитом влажности воздуха за июнь-сентябрь. В результаты выделены районы с преобладающим влиянием того или иного метеофактора. Установлено, что на формирование пространственной связанности годового стока наибольшее воздействие оказывают ландшафтные особенности и средняя высота водосбора. При этом влияют не только сами значения факторов, сколько их различия. Схожие аспекты исследованы в работе Д.А. Буракова и В.А. Земцова [52] посвященной способу расчета стока малых и средних рек. Исследовались географические закономерности статистической структуры полей годового стока, построены карты изокоррелят, которые вместе с пространственно-корреляционными функциями используются при выборе рек-аналогов.

При исследовании временной изменчивости были уточнены значения коэффициентов в формуле К.П. Воскресенского для расчета коэффициента вариации.

Все описанные методы имеют ряд недостатков, поскольку они либо громоздки, либо ограничиваются зависимостью годового стока от одного стокоформирующего фактора, в то время как сток является продуктом комплексного взаимодействия физико-географических условий. Чем шире исследовалась связь годового стока с осадками, тем яснее становилась сложность этого вопроса и необходимость привлечения ряда других метеорологических факторов. Однако с появлением и дальнейшим усовершенствованием карт годового стока поиск расчетных зависимостей, основанных на связи с осадками, резко сократился. Их соотношение стало рассматриваться в основном при воднобалансовых исследованиях.

Э.М. Ольдекоп впервые обратил внимание на неклиматические факторы формирования стока [134]. Он установил, что влияние каждого из факторов на формирование среднего стока достигает 15-25%. Он выявил также, что при суммах осадков больше 900 мм/год можно ожидать уменьшения влияния неклиматических факторов на сток, а при осадках меньше 500 мг/год - увеличения. В дальнейшем М.А. Великанов [55] подтвердил эту мысль, указав, что даже самые тесные связи между осадками и стоком в скрытом виде содержат влияние неклиматических условий на формирование стока.

В.М. Левшунов в работе [114] предлагает производить расчет годового стока по экспоненциальному уравнению, связывающему относительное увлажнение деятельного слоя почвогрунтов водосбора {ft) и его плош,адь (F).

Применение данного способа в условиях Амурской области затруднительно, так как требуется дополнительный спектр исследований, который при нынешнем уровне организации наблюдений выполнять регулярно не представляется возможным.

Основываясь на обобщении характеристик годового стока в форме карт, А.В, Христофоров [174] предлагает усовершенствованную методику, учитывающую, помимо существующих правил, различия в значениях стока в пунктах наблюдений, а также пространственную взаимосвязь ощибок определения стока в опорных пунктах. Для того чтобы построение карты было бы не только географически обоснованным, но и практически эффективным, А.В. Христофоровым [173] разработан комплекс процедур количественной обработки данных. Высокая неустойчивость карт возникает, когда степень детализации описания распределения характеристик стока не соответствует реальному объему исходной эмпирической информации. Меньшему объему эмпирической информации должна соответствовать большая степень генерализации.

Способ проведения изолиний целесообразен при плавном и достаточно освещенном фактическими данными распределении гидрологических характеристик, при этом создается некоторая условность при построении карты стока, так как наблюденные величины должны относиться к каким-то условным точкам, представляющим центр тяжести водосбора. На картах стока отмечается отклонение величин стока малых рек, значение которого зависит от их географических условий, поэтому в гидрологической литературе имеется немало рекомендаций по вопросу о поправках к карте стока для малых бассейнов. Основным допущением при создании большинства карт служит признание непрерывности изменений в пространстве стока. В итоге универсальным приемом пространственной интерполяции стало проведение изолиний А.Н. Антипов, Л.М. Корытный [22]. Еще в 30-х годах Д.И. Кочерин (автор первой карты речного стока, составленной для европейской части Советского Союза) допускал использование карты только в качестве схемы, имеющей справочный характер. В.Г. Глушков [71] отмечал, что на границах различных ландшафтов изолинии должны иметь разрывы или резкие перегибы. При создании серии карт воднобалансовых элементов такой прием использован И.С. Соседовым [155]. Недостатком рассматриваемого метода является также то, что картируемые величины отнесены к геометрическому центру бассейна или к средневзвешенной для него высоте. В отдельных случаях выбор шага изолинии не обоснован, а интерполяция проведена на районы, не обеспеченные необходимой гидрометеорологической информацией С П. Никитин, [132]. При построении карт стока от внимания исследователя может ускользнуть влияние местных факторов (например, карст), которые просто списываются на непрезентативность. Исходя из этого, В.Н. Глубоков [70] утверждал, «что «нормальная» модель, например взаимосвязи стока с высотой, повидимому, отображает лишь некое усредненное и не встречаемое в природе в чистом виде взаимоотношение. А вот естественные величины стока в своей динамике могут и уложиться в предложенную зависимость». Он прелагает строить локальные карты в относительных величинах - долях от стока, фактически измеренного в каком-либо пункте. Кроме этого, данным автором, предлагаются к использованию зависимости между слоем годового стока и средневзвешенной высотой бассейна (хотя при этом он противоречит сам себе), и практически отрицается связь стока с ориентацией долин рек, предложенная И.Н. Гарцманом [66, 67], который утверждал, что пространствен[1ая дифференциация составляющих водного баланса (осадков, суммарного испарения, стока) обусловлена экспозицией русловых систем и склонов.

Согласно его исследованиям для систем пятого и больших порядков ведущим фактором водоносности являются осадки, количество которых обусловлено ориентацией главных долин по отношению к потоку влаги. Пространственная дифференциация стока в этом случае описывается цепочкой связей х(А)-^у(Л) [х - годовая сумма осадков, у - средний слой годового стока, А - ориентация]. Роль суммарного испарения при этом оказывается в той мере, в какой оно связано с широтой и высотой местности.

Для систем меньшего порядка, наоборот, слой осадков уже не зависит от ориентации собственных главных водотоков. Поэтому простраР1ственная дифференциация водоносности описывается цепочкой связей z(A)->y(A )[ Z - суммарное испарение]. Слой осадков при этом сказывается в зависимости от ориентации ведущих водотоков систем шестого и более порядков, включающих рассматриваемые структуры в качестве своих элементов.

Зависимость гидрологических характеристик от норядка водотоков в гидрографической сети исследовалось Л.В, Барвинской [33], которая рассматривала индикационные зависимости гидрологических характеристик от структурных показателей речной сети. Положительные результаты нолучены в 84-90% расчетных случаев. Хотя какая нофещность имеется в виду нод положительными результатами, не уточняется.

С подобного рода исследованиями выступали Э.А. Попова и В.И. Тарасов [142], обращая особое внимание на различия в стоке, сформированном в пределах отдельных ландшафтно-гидрологических зон, которые по-разному участвует в формировании стока большой реки.

Наиболее сложным вопросом является оценка стока неизученных рек, особенно в районах с малым числом пунктов наблюдений за стоком или рек с азональным стоком. Поэтому с 60-х годов развивается метод гидрометрической съемки (Г.Н. Петров, Б.Н. Куделин, О.В. Попов, Б.Л. Соколов и др.), базирующийся на кратковременных наблюдениях на ряде рек исследуемого района или водосбора. Этому же вопросу посвящена работа В.В. Дрозда [86], в которой систематизируется методика исследований и обращается внимание на возможность оценки годового стока рек по данным гидрометрической съемки в меженный период. Но для рек с неустойчивым режимом этот способ далеко не совершенен, так как не включает в рассмотрение другие фазы цикла., Иное направление в гидрологических расчетах, связанных с определением нормы годового стока, заключается в исследовании географических факторов, влияющих на величину и режим речного стока, одним из которых является площадь водосбора (F). Зависимости стока от площади бассейна предлагаются в работах многих авторов. Однако в них исследуются преимущественно непосредственные связи между величинами стока и площадью водосбора. Они устанавливаются графически, а отклонившиеся точки бракуются.

При исследовании влияния на сток размеров водосборной площади К.П. Воскресенским [59] предложена классификация водотоков по гидрологическим признакам (замкнутые, незамкнутые и промежуточные системы).

Они характеризуются глубиной вреза русел относительно горизонтов подземных вод и степенью их дренирования. Влияние площади водосбора на сток различно в зоне достаточного и избыточного увлажнения, в пустынных и полупустынных районах. В первых зонах зависимость прямая, во вторых обратная. Площадь водосбора является косвенной характеристикой условий питания рек подземными водами.

A.M. Комлев [92] предлагает использовать пока еще редко применяемый способ построения локальных графических зависимостей между значениями среднегодового расхода воды и площади водосборов. Эти способы могут использоваться для приближенной оценки нормы годового стока неизученных рек.

В ситуации отсутствия данных наблюдений для расчета удельной водоносности территории М.С. Карасевым и Н.И. Лобановой [89] предложен метод гидрологической индикации с использованием двух характеристик речной сети (yf — коэффициента густоты речной сети и уд - гидроморфологического коэффициента), определяемых картографически. Первый из показателей характеризует плотность речной сети на единицу водосборной площади, второй - протяженность речной сети, необходимой для формирования среднегодового расхода воды, равного 1 MVC.

В работах С.А. Гаврикова [60, 62, 63] за основу принят метод гидрологической аналогии. Автор, при определении многолетнего модуля и коэффициента вариации годового стока, пользуется интерполяцией между значениями полученными по данным рек-аналогов с наиболее продолжительными гидрометрическими наблюдениями в рассматриваемом районе. При этом учитывается влияние различий в средней высоте бассейнов рек, особенностей гидрогеологических условий и других факторов, значения средних многолетних модулей годового стока бассейнов-аналогов (да'), служащие исходными для интерполяции, определяются по формуле Коэффициент вариации определяется по формуле где а - параметр, определяемый интерполяцией по данным нескольких ближайших изученных рек; А — площадь бассейна реки до расчетного створа, км ; ^а - средний многолетний модуль годового стока бассейна-аналога; Нср, Нср.а - средние высоты расчетного бассейна и аналога, м; а/, а2 - параметры для высотных зон до и свыше 300 м, принимаемые по таблице в зависимости от гидрологического района. Проверка методики на независимом материале не представлена, поэтому сложно судить об эффективности метода.

При этом часто оценка гидрогеологических условий является весьма затруднительной.

В качестве методической основы в работе П.В. Лалыкина [113] применен в несколько измененном виде генетический метод А.Н. Бефани [36]: зональный поверхностный и подземный сток определяется по картам, а поправки на интразональные и азональные факторы дают к суммарному стоку с раскрытием роли отдельных интразональных факторов в формировании поверхностной и подземной составляющих среднего годового стока. Расчет нормы годового стока малых рек Молдавии П.В. Лалыкиным, выполнен по формуле где h^ - норма полного стока, определяема по карте, мм; 3„ - коэффициент, представляющий полноту подземного питания реки; J, - коэффицие11Т, учитывающий влияние леса; За — коэффициент учета азональных факторов на сток малых водосборов; Зк — коэффициент, которым оценивается влияние карста; 3^ - коэффициент, характеризующий влияние вида сельскохозяйственного использования земель на очень малых водосборах.

Учитывая сложность в определении некоторых составляющих, в уелоВ Я слабой гидрометрической изученности, применение подобного метода ставится под вопрос.

На основе зависимостей стока от площади водосбора, рассмотренных ранее, можно определить величину последней, необходимую при выборе оптимальных размеров бассейнов для водно-балансовых исследований. Что касается водно-балансовых методов определения годового стока, то уравнение водного баланса в общем виде, был впервые сформулировано А.И. Воейковым в 1884 г., затем в 1896 г. Венский географ А. Пенк записал его в виде уравнения, а в 1904 г. УВБ детально рассмотрел Е.В. Оппоков на примере Верхнего Днепра. Расчет УВБ по разности осадки - испарение, был впервые разработан П.С. Кузиным, который исходил из того, что в зоне избыточного увлажнения, при наличии излищка влаги в почве, величина испарения с поверхности бассейна, как и с водной поверхности, пропорциональна дефициту насыщения воздуха. Это положение получило развитие во многих последующих работах.

Соответствующий анализ позволил В.Н. Глубокову [69] обнаружить достаточно четкую зависимость между годовым стоком и соотнощением тепла и влаги, выражаемым в виде, предложенного М.И. Будыко, радиационного индекса сухости {R/LX, где R - радиационный баланс подстилающей поверхности, L — скрытая теплота парообразования, X — сумма осадков). Эта модель дает возможность определять для малых и средних водосборов потенциально возможный сток при различных сочетаниях составляющих природных процессов.

Н.Н. Бортин, Т.П. Лоскутова, В.А. Барабащ, Т.Н. Бурлак [46, 47] на основании расчетов среднего многолетнего годового испарения и стока малых рек сделали вывод, что «характер формирования и их изменчивость определяются не столько факторами щиротной зональности и высотной поясности, сколько теплоэнергетическими ресурсами и увлажненностью бассейна. Существенную роль на перераспределение тепла оказывает ориентация склонов. Рядом расположенные, но разно ориентированные водосборы, при близких значениях крутизны склона и примерно равном атмосферном увлажнении, по-разному аккумулируют и трансформируют теплоресурсы». При составлении среднемноголетних водных балансов каждый элемент определялся отдельно, затем осуществлялась их увязка, обязателен был и учет зональных и азональных факторов.

Отличный, от уже рассмотренных, способ был предложен Л.Ф. Сотниковой и Т.Ф. Макаровой [156]. Расчетные зависимости включают множитель - коэффициент корреляции - выражающий тесноту связи между водностью совместно рассматриваемых бассейнов. Доля стока каждого года при восстановлении, связанная с водностью аналога, определяется по регрессии как функция стока-аналога.

Соотношения, на которые опирается решение, схематически представляются так: значения переменных у (сток исследуемой реки) и х (сток рекианалога) обусловливаются тремя фуппами факторов. Первая группа - общая для обеих переменных и влияет на них одновременно; вторая - влияет только на х; третья — только на у. Первая группа факторов порождает некоторую синхронность в колебаниях х и у и создает связь между ними тем более тесную, чем больше удельный вес этой группы среди причин колебаний. Вторая и третья группы нарушают синхронность колебаний, вызывая рассеяние зависимости > от X и придают ей коррелятивный характер.

В общей сложности рассматриваемый метод это модификация регрессионного метода данного в СПиП 2.01.14-83. Предполагалось, что ряд-аналог и приводимый ряд представляют собой последовательности независимых нормально распределенных случайных величин. Поэтому в уравнения регрессии подставлялись выражения стандартных отклонений и коэффициентов корреляции для нормального распределения. Доказывая правомерность использования данного подхода Л.Ф. Сотникова и Т.Ф. Макарова ссылаются на работы Е.Г. Блохинова и О.В. Сарманова [39].

Одним из отрицательных моментов данного подхода является то, что восстановленные значения yi представляют собой среднее из множества peaлизаций, возможных при фиксированном значении л:,, действительные же индивидуальные значения функции у отклоняются от линии регрессии. Замена этих рассеивающихся вокруг линии регрессии величин их математическим ожиданием приводит к тому, что восстановленный ряд отличается от действительного сглаженностью колебаний.

Показатели многих природных процессов на Земле, с которыми приходится иметь дело на практике, испытывают значительные колебания во времени и пространстве. Календарная последовательность годового стока в многолетнем разрезе фуппируется по отношению к среднему расходу в многоводные и маловодные периоды. Такое группирование носит название цикличности (неправильной периодичности). Исследования циклич1юсти колебаний стока важны при оценке водных ресурсов на реках со слабой гидрометрической изучершостью. Такой анализ позволяет выбрать репрезентативный период для более надежного вычисления нормы годового стока.

Первые исследования циклического характера многолетних кoлeбaFIИй стока принадлежат С.Н. Крицкому и М.Ф. Менкелю [109]. В 70-х годах А.В.

Рождественский использовал для анализа временных рядов стока метод разложения случайных функций, что позволило расчленить ряды стока на две составляющих - случайную и неслучайную. Неслучайная составляющая имеет более плавные колебания, обусловленные колебаниями интенсивности солнечной радиации и другими климатическими факторами. Колебания случайной составляющей вокруг неслучайной полностью независимы и определяются законами распределения случайных чисел. Физической ясности этих колебаний, несмотря на большое количество работ, посвященных выявлению их сущности, нет. В отношении природы цикличности сформулировано две гипотезы (Н.А. Картвелищвили [90]):

1) - вероятный процесс Q(t), осредненный за год, содержит периодическую (или близкую к ней) составляющую;

2) - вероятностный процесс Q(t), не содержит периодической составляющей, а его цикличность есть свойство любых случайных колебательных последовательностей.

Фазы подъема и спада таких циклов имеют сложную конфигурацию изза наличия на них малых циклов, вызванных местными факторами и динамическим характером обычных синоптических условий. Многоводной фазе, определенной интенсив1юсти роста стока одной реки, соответствует различная интенсивность увеличения стока другой реки. Аналогичная картина в снижении стока наблюдается на маловодных фазах циклов.

Наиболее простым способом исследования цикличности колебаний стока является построение совмещенных хронологических графиков, однако наличие малых циклов на фоне многолетних колебаний может затушевывать последние. Поэтому вместо хронологических графиков довольно часто используются графики скользящих средних годового стока за рассматриваемый промежуток времени. Но наряду со сглаживанием отдельных всплесков происходит размывание границ циклов. При этом, чем меньше временная изменчивость стока, тем меньше размах циклов и тем труднее их выделить.

Более надежно циклы можно установить по разностным интегральным кривым (или суммарным кривым отклонений годовых значений стока от среднего его значения за весь период наблюдений), которые учитывают ко- ' лебания стока за отдельные относительно короткие промежутки времени.

Они позволяют определять водность (по отношению к среднему) отдельных периодов, поэтому могут быть использованы при подборе рек-аналогов. В практике проектирования используется интефальная кривая, представляющая собой суммарное нарастание разностей между годовым стоком и равномерным стоком (близким по значению к среднемноголетнему стоку).