WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В зимний период условно можно выделить два периода по ходу температуры воздуха. В первый период происходит преимущественно снижение температуры воздуха – период похолодания (ноябрь-январь). В ходе второго наблюдается ее повышение – период потепления (январь-март).

Понижение температуры воздуха (Твозд ) сопровождается интенсивным ростом толщины льда Нл, а повышение – его замедлением.

Речной сток в фазе похолодания будет иметь иные характеристики, чем на отрезке времени, относящемся к фазе потепления. Для иллюстрации на рис.представлена связь интенсивности истощения стока (Q ) с средней декадной толщиной льда. Ход интенсивности истощения стока Q в реке согласуется с температурным ходом внутри зимы и при постоянном нарастании толщины льда отражает увеличение Q - при понижении температуры воздуха и уменьшение Q - при повышении Твозд.

значения, % Отклонение объема зимнего стока от среднемноголетнего р.Алдан-с.Охотский перевоз F=514000 км, зима (XI-III) 1971-72г.

Q декадн период 1.11.71-10.01.72г период 11.01-30.03.72г.

Нл,декадн. (см) 0 20406080 ---Рисунок – 2 Связь средних декадных значений интенсивности истощения стока с толщиной льда Как показали многолетние наблюдения на 13 реках бассейна р. Алдан, максимальная интенсивность истощения стока в реках наблюдается в период максимального приращения толщины льда в течение зимы. Установлена связь между интенсивностью истощения стока рек и суммой отрицательных температур воздуха. Температура воздуха является фактором, определяющим нарастание толщины льда, которая, в свою очередь, регулирует истощение речного стока.

В третьем разделе главы рассматривается влияние зимней температуры воздуха на уровенный режим р.Луги. Зимний сток может быть охарактеризован как расходами воды, так и уровнями воды в русле, поскольку колебания уровня воды в реке зависят от режима стока и ледообразования в русле. По р. Луге на основе изложенных выше принципов деления зимы на периоды выполнен анализ влияния температур воздуха на изменения уровня воды в русле для зимы 1978-79гг (рис.3).

В разделе прослеживаются тенденции изменения уровня воды идентичные стоку. Показано, что во второй половине зимы в значительно меньшей степени происходит снижение уровня воды, чем в первой. Отмечается устойчивая тенденция понижения уровня воды только при понижении температуры воздуха, что связано с нарастанием льда, которое имеет наибольшую интенсивность в первой половине зимы.

Н, см -40 -30 -20 -10 0 Твозд.0С 22.XI-31.XII.Рисунок – 3 Связь ежедневных уровней воды и температуры воздуха для зимы 1978-79гг по р.Луга-с.Куровицы Четвертый раздел посвящен оценке влияния температурно-ледового фактора на неравномерность формирования зимнего стока в гидрографической сети.

Выполнено сопоставление ежедневных расходов воды в разных звеньях гидрографической сети в период ледостава при соответствующих им одинаковых уровнях воды за теплую и холодную зимы для рек бассейна Северной Двины. В результате установлено, что в более холодную зиму верхняя часть речного бассейна участвует в стоке нижнего течения рек менее активно, чем в теплую зиму (рис.4).

Выполнен сравнительный анализ стока рек бассейнов Северной Двины, Ловати и Оки в теплые и холодные зимы при одинаковой предзимней водности.

Он показал, что на изменение стока по длине рек оказывает влияние не только общий зимний температурный фон, но и внутризимние колебания температуры F,км------Q% Рисунок 4 – Разница (Q) в зимнем стоке рек с различными площадями водосборов в холодную (1975-76 гг) и теплую (1960-61гг) зимы.

воздуха. При мягком затяжном начале зимы успевает стечь больше воды, грунтовые воды и верховодка срабатываются интенсивнее, что в дальнейшем отражается на увеличении разницы между ноябрьскими и февральскими расходами воды на малых реках, так как их истощение к концу зимы будет больше, чем при более холодном начале зимнего сезона Результаты исследований показали, что в изучаемых речных бассейнах с 1970-80-х годов происходит увеличение вклада верхних звеньев (малых рек) в формирование зимнего речного стока. Этот процесс имеет неравномерный пространственно-временной характер, так как во многом определяется и местными климатическими условиями, в которых находится речной бассейн.

В четвертой главе приводятся результаты изучения формирования зимнего стока рек в бассейне Северной Двины по схеме, обобщающей методы исследований и выводы предыдущих глав диссертации. На примере рек бассейнов р. Ловать и р. Сясь была выполнена проверка наличия основных зависимостей, установленных для Северной Двины.

В первом разделе главы выполнен анализ кривых истощения стока рек.

Бассейн р.Северная Двина (без басс.р.Вычегда) был разделен на четыре части по площадям водосборов: F1<255 км2; F2=500-1500 км2 ; F3=2000-8000 км2;

F4=13000-35000 км2.

Для изучения динамики снижения запасов воды в речных бассейнах ежегодные кривые истощения стока за период ноябрь-февраль осреднялись в типовые кривые снижения расходов воды за конкретную зиму для каждой градации площадей. Полученные кривые служат показателем сработки за зиму водоносных горизонтов, дренируемых реками с различной площадью водосбора. В результате выполненных расчетов по каждой группе рек выявлена нелинейная связь интенсивности снижения расходов воды крупных рек от малых рек (рис.5).

Q F-2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,-0,F4(F1) -F3(F1) -1,- F2(F1) F2=500-1500кв.км -2,F3=2000-8000кв.км QF2,F3,FF4=15000-35000кв.км Рисунок – 5 Связь интенсивности истощения стока рек нижних звеньев и верхнего звена Связь на рисунке 5 отражает схему начальной и конечной стадий формирования стока в бассейне в пространственном (от верховий до низовий) и временном (снижение стока рек с ноября по февраль за многолетний период) разрезах, в то же время являясь отражением динамики изменения зимнего стока рек под влиянием метеорологических факторов. Максимальные значения Q соответствуют маловодным и холодным зимам, а минимальные – многоводным и теплым.

Полученные результаты подтверждают существенную роль малых рек в процессе формирования стока в общем речном бассейне и подчиненность нижних звеньев речной сети верхним. Поэтому дальнейшие исследования проводились для градации рек с малыми водосборными площадями, как наиболее «чувствительных» к ледовому режиму.

Второй раздел главы посвящен описанию результатов исследования изменения зимнего стока под влиянием метеофакторов в начале зимы.

Установлены два типа истощения стока малых рек по толщине речного льда в первый холодный месяц.

Первый тип характерен для быстрого наступления холодов в начале зимы и образованием ледяного покрова к концу месяца толщиной Нноя больше 7см. В этих условиях переходный период будет коротким и реки довольно быстро перестраиваются с режима открытого русла на режим закрытого ледоставом русла.

Второй тип (медленный), при Нноя меньше 7см, служит показателем более мягких начальных зимний условий, неустойчивого ледостава, затянувшегося переходного межсезонного периода.

Для бассейна р.Северная Двина была получена серия кривых за многолетний период, подтверждающих зависимость истощения стока малых рек от среднезимней температуры воздуха и среднемесячной толщины речного льда в феврале (рис.6). Величина Кмес характеризует собой снижение стока рек для каждого зимнего месяца относительно ноября. В менее суровые зимы происходит уменьшение толщины речного льда и увеличение питания рек.

Так, например, относительно ноября снижение речного стока к концу зимы составило: при Тср.зим= (-5)-(-8)0C – 53%; при Тср.зим= (-11)-(-14)0C – 78%, т.е.

объемы питания рек в мягкую зимы были на 25% больше. Различие в стоке в конце очень теплой зимы по сравнению с самой холодной может составлять более 200%.

Нлед.фев.=35см;Тср.зим=(-5)-(-8)С Нлед.фев.-39см;Тср.зим=(-8)-(-9)С Кмес 1,Нлед.фев.=43см;Тср.зим=(-9)-(-11)С Нлед=45см;Тср.зим=(-11)-(-14)С 0,0,0,0,0,Месяцы XI XII I II Рисунок – 6 Гидрографы стока рек Северной Двины (F<255 км2) для различных температурно-ледовых условий зимы В третьем разделе главы приведены результаты исследования влияния типов замерзания на зимний сток малых рек. Установлена связь интенсивности истощения стока малых рек от интенсивности нарастания льда за периоды ноябрь-февраль и декабрь-февраль, учитывающая тип замерзания реки.

Графики связи иллюстрируют смену неустойчивой фазы (рис.7а) на устойчивую при более четком разделении по типу замерзания рек (рис.7б) с учетом толщины льда в декабре.

0,0,5 нXII-II НXI-II -0,20,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,0,-0,0,0 0,5 1,0 1,5 2,-0,-0,-0,-1,-1,-1,-1,-1,-2,-1,-1,-2,НлXII<20см НлXI<7см QXI-II QXII-II НлXII>20см НлXI>7см а) б) Рисунок- 7 Связь интенсивности истощения стока рек за периоды:

а) ноябрь-февраль; б) декабрь-февраль Результаты исследований показывают тесную связь ледового фактора с условиями формирования зимнего стока в речном бассейне. Интенсивность роста толщины льда н оказывает влияние на режим истощения стока Q малых рек, который обуславливает величину снижения стока к концу зимы в нижних звеньях речной сети.

Обобщая выводы выполненного анализа и основываясь на установленных зависимостях, в четвертом разделе предлагаются две расчетные схемы зимнего стока – для быстрого и медленного типов замерзания рек бассейна Северной Двины. Они основаны на определении интенсивности истощения зимнего стока, являющейся результатом взаимодействия водности и температурноледового фактора, и вычислении уменьшения стока с ноября к концу зимы.

В пятой главе рассматривается процесс взаимодействия поверхностных и подземных вод в зимний период.

Речной сток в зимний период формируется преимущественно подземными водами и зависит от условий их дренирования руслами. С формированием ледяного покрова дренирующая способность русел рек уменьшается.

Основное отличие взаимодействия поверхностных и подземных вод зимнего периода от летнего для малых рек состоит в следующем. В летний период подземные воды разгружаются в малые реки преимущественно по нисходящему типу. В зимний период этот тип взаимосвязи на равнинных реках может измениться на подпорный в результате нарастания льда или полного перемерзания водотока, затрудняющих разгрузку подземных вод в реки.

Снижение подземного питания малых рек соответственно уменьшает приток воды сверху к большим рекам. Уровень воды в них понижается, увеличивается напор разгружаемых в них подземных вод и, как следствие. возрастает их разгрузка в реки.. И таким образом ледяной покров малых рек регулирует участие различных водоносных горизонтов в формировании зимнего стока рек.

Уменьшение суровости зим, которое наблюдается в последние два десятилетия, вызывает ослабление влияния ледяного покрова на зимний речной сток. Оно проявляется в улучшении дренирующей и пропускной способности рек и уменьшении объемов воды, затрачиваемой на образование льда. Улучшаются условия дренирования реками грунтовых вод и верховодки.

При относительно неизменных годовых осадках происходит бльшая сработка запасов подземных вод в речных бассейнах, чем это было ранее. Причем, больше это касается малых рек, сток которых более чувствителен к изменениям толщины ледяного покрова. Эти процессы имеют накопительный эффект и проявляются через многолетнее регулирование водообмена в речном бассейне.

Изменение при длительном потеплении зим сложившейся десятилетиями разгрузки подземных вод в речных бассейнах может приводить постепенно к таким негативным последствиям, как подтопление одних территорий и снижение водных ресурсов в других. Поэтому рассмотренное «криогенное» регулирование стока необходимо учитывать в гидрологических расчетах и прогнозах. Температурно-ледовый фактор увеличивает размеры вариации подземного стока, обеспечивающего питание рек в зимний период, регулирует процесс водообмена на отдельных участках и между верхними и нижними частями речного бассейна, увеличивает или уменьшает долю вклада зимнего стока рек в годовой. Полученные результаты исследований показывают, что при гидрологическом обосновании региональной оценки естественных ресурсов подземных вод необходимо учитывать то, что в зависимости от ледового режима минимальный расход воды в реке может быть сформирован в большей мере за счет верхних водоносных горизонтов в теплую зиму, или нижних - в холодную.

Заключение Основной результат оценки стокорегулирующей роли ледяного покрова заключается в том, что он оказывает более существенное влияние на формирование зимнего стока рек, чем было принято считать прежде.

1. Ледяной покров, являясь климатическим индикатором суровости зимы, влияет на условия подземного питания рек.

2. Установлено, что наибольшее влияние льда на зимний режим рек наблюдается в первый зимний месяц. Поэтому по интенсивности нарастания льда приняты два типа замерзания (быстрое и медленное), которые определяют темпы перераспределения воды между верхними и нижними частями гидрографической сети и долю снижения стока рек к концу зимы. Вклад быстрого типа замерзания в уменьшение стока как малых, так и более крупных рек больше, чем при медленном типе.

3. При исследовании процесса влияния температурно-ледового фактора на речной сток следует делить зиму на два внутризимних периода – период похолодания и период потепления; изменения водного и ледового режимов рек во второй половине зимы будут результатом процессов, произошедших в первую половину зимнего периода.

4. Установлено, что ледяной покров существенно изменяет дренирующую способность малых рек и является мощным регулятором водообмена рек и подземных водоносных горизонтов, дренируемых гидрографической сетью.

Результаты исследований показывают на необходимость учета в гидрологических расчетах и прогнозах регулирующего влияния ледяного покрова рек на формирование зимнего речного стока, являющегося во многих районах России лимитирующим фактором социально-экономического развития. Также полученные результаты исследований необходимо учитывать при интерпретации минимальных расходов воды, как объективных показателей естественных и эксплуатационных ресурсов подземных вод. Неучет снижения зимнего стока за счет формирования ледяного покрова может привести к существенному занижению оценки этих ресурсов.

Список статей по теме диссертации.

1. О расчете минимального зимнего стока озерных рек. //Сборник работ по гидрологии.CПб.: Гидрометеоиздат, 2004, №27, с.147-153 (в соавторстве с Марковым М.Л.) 2. Пространственно-временная динамика водообмена рек и подземных водоносных горизонтов. Труды VI Всероссийского гидрол. съезда. М.:

Pages:     | 1 || 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.