Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Модель дождевых паводков на малых водозаборах Украинских Карпат

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Модель дождевых паводков на малых водозаборах Украинских Карпат"

рт6

■. ' ~ '

Одвський гЦроиетеоролог1чний (нститцт

На правах рукописи

ЯВК1Н Вячеслав Григорович

МОДЕЛЬ Д010ВИХ ПАВ0ДК1В НА ММИХ В0Д03Б0РАХ 9КРЙ1НСЬКИХ КАРПАТ

11.00.07 - г1дролог!я суа1.водн1 ресурсн,г1дрох1м1я

Автореферат дисертацН на эдобуття наукового ступеня кандидата геограЦчних наук

Одеса 1994 р.

Дксергац1я у в иг ляд 1 рухолису.

Роботе виконана в Черт ведь кому ушверситеп 1Ы. С. Седаковича

Науковий кер!вник - доктор техшчних наук, прсфесор Виноградов Ер1й Борисович

0ф1ц1йн1 опонеяти - доктор географ!чних наук, професор Гопченко (Звген Дмитрович кандидат географ!чних наук, доцент Светл1чний Олександр Сшекс1йрвич

Дров!дна орган1вац1я - Укра1нський науково-доел1дний пдрометеоролог1чний 1нститут Держкомг 1 дромету (м.Ншв).

Эахист в!дбудеться "15" грудня 1994р. о "11 " годин1 на эаемдаша спец1ал1вовано1 вчено! ради Д 05.02.01 Одеського пдрометерролопчного 1нституту ва адресов: 270016, Одеса, пул. Льв1вська, 15, 0ГМ1.

3 дисертащею южна ознайомитисъ в 0Юлютец1 Одеського г 1дрометеоролог 1чного Институту

Автореферат роэ»сланий "14" листопада 1994р.

Вчеяий секретар спещал1эовано1 вчвно! ради

Лобода а С.

- 3 -

Загальна характеристика i структура роботи.

Актуальн!сть теми досл!днення.Взаемод!я поверхневих i п1дзе-мних вод.процёси трансформацП дощу в схиловий ст!к е ваяливими проблемами як! вивчаяться г1дролог1ея суш!.Досл!дмення цих процесс покращуе наие роэум!ння г1дролог!чного циклу,що,в свою черту,дозволяв активнее використовувати детермпюван! иетоди розра-хунк1в I прогноз1в.

Перед проектувалышками поставлен! завдання р!зкого покра-щення якост! кап!тального буд1вництва,В умовах недостатност! або вIдсцтност! даних спостереиень в г!дролог!чн1 розрахунки I про-гнози необх1дно вводити розробку нових принцип!в i технолог!й от-римання стокових характеристик на основ! математичних моделей ро-эрахунку г!дрографу стоку.

Схил р!чки-початковий р!вень водозб!рно! с!тки,-головна ланка утворення к1лькост! I якост! води р!чково! системи.Йле модел! схилового стоку недостатньо розроблен1 внасл!док слабко! експери-ментально1 вивченост! процесу стокоутворення (рух вологи в грунт!,трансформац!я схилового г!дрографу в' русловий.тощо) 1 в1дсутност! автоматизовано! системи !няенерно-г!дролог!чних роз-рахунк!в.

Значения досл^дяеностi цих питань зб!льшуеться в зв'язку з загостренням проблеми охорони налих р1чок.

Для малих р!чок,особливо в г!рських районах,д!юч! методи.в тому числ! ! рекомендован! сучасними нормативними документами, рЦко застосовушться.Необх!дне додаткове вивчення внутр!вньог-рунтових процес!в руху вологи.Отяе випробовування метод!в модели-

вання схилового стоки в умовах Карпат е актуальным 1 повинно сприяти використаннв модел! г1дролог1чного циклу схилу в г1дроло-г1чиих розрахунках I прогнозах.

Мета 1 завдання роботи.Метою роботи е вивчення процес!в до-щового стоку на м!кроводозборах Карпат I застосування методу де-терм1новано! модел1 для розрахунку схилового стоку.При иьому модель зор!ентована на реально 1снуичу г1дрометеоролог!чну I ф!зи-когеограф1чну 1нформац1ю,використовуе дан! стандарта спостере-■ень I ф1зично обгрунтован1 параметри.

В процес! досл!Д1ення виконуються наступи! завданнь;

1.В зале«ност1 в!д 1снуючо1 1нформац!! виб1р вар!анту модел1 "ГЦрограф".

2.9загальнення по територИ Карпат експериментальних досл1д-■ень процесу утворення доцового паводку.

3.Для географ!чного узагальнення параметр!в виявлення групи стокоформувчих комплекс1в,-тип!в поверхн1,за сво!м м1сцем в г!д-ролог1! близьких до поломення ландшафту в географ!I,-умови транс-ФормацИ стоку ко1ного з них кваз!однор!дн1 1 описупться модел-лв 1э зосеред«еними параметрами.

4.Складання I обгрунтування схеми (карти) стокоформувчих комплекс1в Укра1нських Карпат.

5.Визначення I систематизац!я параметра модел1 г!дрографу стоку для досл!д«увано! територИ.

В.Застосування модел! на конкретних водозборах;апробац1я результате роэрахунк!в.

Методолог1я 1 методика досл!даення.В запропонован!й форм! детерШнована модель схилового стоку в Карпатах не застосовува-лась. Отке необх!дни виявити властивост! грунту 1 поверх»!.визна-чити г!лроФ1зичн1 константи 1 параметри трансформацП схилового об'ему в г1дрограф.

Модель базуеться на р!внянн! балансу паводку за коротк1 пром1яки часу.котре вир1иуеться за допомогога постановки 1 зам!ни деяких член!в р!вняння !х зв'язками з водноф!зичними константами грунту та 1нними пост!йними характеристиками поверхн!.

Анал!з карт рослинност!,грунт1в,ландшафт1в,господарсько1 ос-военост1 земл! картограф1чним методом сум1щення I аналоги з вра-хуванням зональност1 ландшафт!в дозволяв скласти схему стокофор-муючих комплекса в 9кра1нських Карпатах.Остання виконана'за консультации ЯЛ.Яупанського.

В основу визначення вертикального проф!ля агрог1дролог!чних пост!йних кояного комплексу покладений ландмафтно-г!дролог!чнии метод,половення якого викладено в статтях /1989/ 1 працях и Всесоюзного г1дролог!чного зЧзду /1986 /.На основ! поеднання опра-цьовано1 1нформацП розрахунково! д!лянки I ст'окоформуючого комплексу дЧе елементарна модель 1з зосередженими параметрами, а поеднання дек!лькох СФК всередин! басейну призводип 1 при вкрай недостатньому сучасному стан! г!дрометеоролог1чно1 1нформацП до модел! з розпод!леними параметрами. Цей розпод1л виконуе основн1 вимоги системного анал!зу,зокрема,того напрямку системного п!дхо-ду, при якому для вир!шення практичних завдань з допомогоп вид!лення п!дсистеми (блок!в концептуально! модел!) дос-л!дкуеться складна система роэвитку проиесу ! взаемозалежност!

п1дсистем.

Другий напрямок системного п1дходу - анал!з системи як ц1ло-го утворення 1 визначення специф1чних (емердиентних) властивос-тей - використано при п!дготовц1 блоку "Пдрограф схилового стоку".

Експериментальн! досл1дяення виконано в 1981,1382,1985 роках на и!кроводозборах з р1зноман!тними властивостяни поверкн! в басейнах р.Р!ки,р.Прут,р.Пилипецький та 1нш1.3ареестрований не-перервний в час1 хIд вх1дних зм!нних модел!.схиловий г1дрограф, Ф!льтрац1йн1 властивост1 поверхн1.перехоплення опад1в рослинн1стю 1 характер ст!кання води по елементарноиу схил!.

В 1988 роц1 проведен! додатков1 досл1дмення умов фориування паводку на урбан1зован1й територП.

Г1дравл1чн1 параметри р1вняння трансформац!I об'ему води на и1кросхил1 в схиловий г1дрограф 1 стала випаровуваност1 визначен1 поеднанняи двох иетод1в:оптиматизац!I (зворотньою задачею) 1 кар-тограф1чного.

Вх1дн1 дан!.Вх!дними даними роботи е традиц!йна 1 спец!альна г1дроиетеоролог!чна 1нформац1я,надрукована в дов!дни-ках.матер1алах Закарпатсько! воднобалансово! 1 Карпатсько! селес-ТОКОВС1 станц1й, рукописШ матер1али Черн!вецького 1 Закарпзт-

I

ськпго обласних г1дроыетбюро 1 1нституту Укрзеипроект,дан1 експе-рииентальних експедиц1йних спостереяень.виконаних п1д кер1вниц-твои автора в 1981,1985,1988 роках 1 при участ1 П.М.Лютика 1 Й.П.Тхорика в 1982 роц1.

Основна за картограф!чним матер5алом (для рослин-

ноет!, грунт1в,рельефу,ландиафпв Икра1нських Карпат) отримана за картами, виконаними пЦ иер1вництвом Б1лика Г.I..Вернардер Н.Б., Яупанського Я Л.. Замор! я И,»'., Маринича А.К. I Пустовойта С.Ф, та !ншими.

В робот1 використан! матер1али аерофотоэйомки 1981 року,топографии! карти масштабу !:10000;1:25000;1:50000;1:100000, огля-дово-топограф!чн1 карти масштабу 1:200000 I топограф!чн! плани масштабу 1:5000.

Наукова новизна отриманих результат!в.Методи прогнозу стоку при в!дсутност1 г!дрометеоролоНчних спостереяень в Нкра!нських Карпатах розроблялися деякими дослЦниками Сдив,розд1л II ).Але проблема розрахунку схилового стоку за допомогою детерм1новано1 модел1 в Карпатах не вир1шена.Адаптац!я одн!е! з верс!й модел! для г1рських умов Укра!нських Карпат дуже складна 1з-за спе-циф1чних природних умов рег!ону.

1.В робот!.вперие для Укра1нських Карпат,застосований вар!-ант,детерм1новано! емк1стно! модел! схилового стоку. Призначений для розрахунку схилового дощового стоку,тобто'стоку з елемен-тарних "водозбор!в.При достатньому 1нформац!йному забезпечен! модель дозволяе отримати на виход1 гЦрограФ паводку схилу,а при нестач! гиролопчног !пформац! 1 - об'ем паводку.Придатна для будь-яких водозбор!в Карпат.

З.Рпзроблена основа для вид!лення стокоформуючих комплекс!в Ук^^нсъких Карпат 1 посл1довн!сть використання !х параметр!в.

З.Узагальненн1 експериментальн! дослЦяення процесу стоко-формуоання на р1зних типах поверхнь

4.Складена таблиця агрог1дролог1чних та 1ниих констант (параметр^) модел1.

5.Визначен1 властивост! 1 характер розпод1лу предиктор!в ко-

дел1.

Результат« дослЦяень молуть бути використан! п!дприемства-ии Дерякоыг1дромету,М1нводгоспу та 1ншими орган1зац!ями,як1 зай-маються вивчьнням 1 господарським освоениям рег1ону. .

Лекотр! результати роботи упроваджен! в Черн1вецькому облас-ному г1дрометцентр1,Укра1нському ГМЦ УГКС.при виконанн! основно! науково! тематики "Рац1ональне використання природних умов 1 ресурс Iв Радянських Карпат 1 Под1лля ".при п1дготовц1 математично1 модел! забрудненост! грунт1в I поверхневих вод в м.ЧеуН1вц1, в геоеколоМчних програмах Бколог1чно1 Ради к.Черн1вц1.

За матер1алами роботи зроблено допов!д1 :

1) на конференцП молодих вчених I спец1ал1ст1в,ДГ1, Лвн1нград, 25-28 лютого 1985 р;

2) на зв1тн1й науков1й конференцП ОГМГ, 10-12 кв1тня 1985р., Одеса;

3) на нарад1-сем1нар1 "Водн! ресурси в умовах антропогенно1 д1яльност1" вересень,1987.Одеса;

4) на Всесоюзна нарад1 з г!рсько1 метеоролог!! , Ни!в. 1988 р.;

5) на VI Республ1канськ1й конференцП з картограф11,Чсрн1вц1, 17-18 вересня,1987 р.;

8) на XI) М1«народн1й конференцП з метеорологП Карпат.У«го~ род, 18-21 вересня,1991 р.

Та !н«их.

- 9 -Зм1ст роботи

В першомц роздШ розглянуто уиови формування стоку в Карпатах,серед яких особливу увагу прид!лено генезису опад1в,що утво-рюють дощов 1 паводки.Вид1лено експозиц!ю пхил!в,як1 част1ве прий-мають зливове зроиення.звернуто увагу на особливост! морфострук-турних одиниць рельефу,чив розтамування мае будову сходин, як1 зб1льиуються з Швн1чного заходу на п1вденний сх!д (на протяз! 120 км) в1д висот 900 - 1000 и до 2000 и,чин посилюеться п!дйом пов1тряних ПОТОК1В.

Проанал1зован1 водно-ф!зичн1 властивост! грунт!в рег1ону.

Дом1нуйчим чинникаи процесу паводкоутворення серед грунто-вих показник1в традиц1йно вваааеться механ!чний (гранулометрич-

ний) склад грунт1в,який 1 визначае 1нФ1льтрац1йн1 процеси.йле в

* ■

г1рських грунтах з складною мозаечною системою поширення.з частим переходом в!д л1сового до лугового типу грунтоутворення (1 навпаки) на перше ы1сце в npouecl Формування структури грунту ви-ходить генезис грунт1в.Вид!лен1 чотири висотн1 зони за вод-но-ф!?ичними властивостями.досить в!дм1нн1 за проф!лями вод-но-Ф1зичних констант (волог1сть зав'ядання.найменша воло-гоемк1сть,повна вологоемк1сть).Наведена харктеристика водно-ф1зи-чних властивостей грунту по глибин1.

Але найваялив1шою сучасною проблемою моделввання дощових паводка,особливо в горах,в проблема адекватност1 блоку схилового руху води самому процесу паводкоутворення на схил! (А.Н.Бефан!, 1980,Ю.Б.Виноградов,19В5,Л.С.Кучмент,1980 та 1нв1).

Звернено увагу на те.що при зм1н1 маситабу топограгШчнох ка-рти вiд 1:ЮССОО до 1 :50000 ми отримуемо по н1й густоту р1чковоl к.рея! (Гм) на 20-30 7. б1льшу,а до 1:10000 вже на 40-60 У. .ТоАто

реальний схил набагато менмий.чиы той цо визначаеться опорной то-пограф1чною картою.Тому запропонована систеиатизац1я Г к репрезен-тантивно! карти 1:100000 1 в1дпов1дн1 перехЦн! крив! до б1льиих маситаб1в.

В другому роздШ наведено анал!з 1снуючих иетод1в моделюва-ння схилового доцового стоку

Огляд поломень 1 понять,що стосувться вказано! галуз! викла-ден1 в працях А.Н.Бефан1 С1938) . Н.Ф.Бефан! £19?7),1 смена, ТЛ.Харбафа . Д.Я.Кнепа С1979),Л.С.Кучмента ( 1980), А.С.Кучмента, ВЛ.Демидова,В.Г,Иотовилова(1983},В,Б.Виноградова( 1988) та шиих.

КонцепцН кехак1зку формування схилового стоку досить р!зно-манти, Част1ве всього утворення схилового стоку пов'язують з пояиов поисрхмсиого ст1кашш суц1льним ыаром при иирсыщиши 1нтенсивност1 доцу над 1нф1льтрац1ев (хортонгвська концеп-ц1я).Б1яья природньо виглядае уявлення про процес стоку на схил1 як складений з дек!лькох (нпмкум двох) шар!в - поверхневого 1 п^дповерхневого ( або приповерхневого ).Справедливе 1 положения зг!дно з яким поверхня водозбору складена з велико! к1лькост1 ргзних понихекь елементарних басейн1в,де переьищуючись до яр1в 1 балок затримуеться вода.В б(лыоси випадк1в ця акумуладя вЩграе значну роль ! нею неможливо знехтувати П1Д час розрахун-ку перем1цекня води до р1чково1 с1тки.Процес формування схилового стоку доц1дьно под1лити на три фази:концентрац1я води в м!кро-поникеннях,в1ддача води игкрооэераии або 1х системами 1 сп'кяаня води по р1чковШ иерех!.йле 1 останн! уявлення досить схематично В дШност1 процес виникнення схилового притоку т1льки вдаритого

- и -

схилу вклвчае в себе на перш!й стадП утворення.в б1ль« зволояе-н1й перед доцем прируслов!й частин! водозбору п!дповерхневого,а в деяк! норотк! !нтервали часу 1 поверхневого ст1кання. Форми-вання надлишкового зволоження м!кроповерхней в1д'емних форм рельефу.заповнення деф1циту грунтово! вологи випуклих поверхонь схилу 1 виникнення горизонтально! складово! внутр1шньогрунтового стоку до насичення грунту.

В цьому розд!л1 метпди та прийоми.щп використовупться для моделювання дощових паводк!в в Карпатах мояна розд!лити на дв1 групи.

Периу групу складапть модел1,цо вир!вують диференц1альн1 р1-вняння Свн-Венана к1нцево-р!зничним методом. Концептуальн1сть ма-тематичного запису - е сильною стороною модел1.Проте слабким м1с-цем схеми е велика к!льк1сть (8-13) оптим!зованих параметра I недостатня географ1чна обгрунтован1сть цих характеристик.Насправ-д! ,якщо,наприклад,в1дм!нн1сть одного 1 того я коеф1ц!енту р1внян-ня для зал!сено! 1 в!дкрито! поверхн! Iснуе.то необх!дна обгрун-тована ув'язка параметр1в р1внянь модел! 1 ф!зичних властивостей поверхн!.Картограф1чну систематизац1ю параметр!в сп!д використо-вуватц для застосування математично! модел! на р1зноман1тних ба-сейнах.в основу чпго введено вIдомI зональн! ознаки та !снуюч! компонентн1 ф!зико-географ!чн1 або топограф1чн! карти.

Використання останьш пропозицП разом з доступн1гтго вир!шення модел! на ЕОМ зб!львшть !х мояливост1 1 практичне значения.

Другу групу складають концептуальн1 схеми розрахунку.эдатн! отримати на виход! г!дрограф при звичайн!й насиченост! г!дромете-

оролог1чно1 мерена.В цьому випадку недолгом модел! (окр1м в!дсу-тност! переваг периох групи) е невизначен1сть обгрунтування середнього по басейну значения вх1дного параметру 1 в!^сутн!сть ч!ткого под!яу тип(п поверхонь всдозбор.

В третьему розд!л1 запропонована концептуальна детерм!нована емк!стна модель для регчону з недостатньою г!дрометеоролог!чною !нформац1ею.

Шдготовка над1йних 1 об'ективних метод1в розрахунку ! прог-' нозу стоку потребуе використання моделей з розпод1леними параметрами,враховувчих при цьому суттеву нел!н1йн!сть трансформац!1 об'ем!в ефективних опад!в у витрату ст!капчо! по схилу води, б1ля п!дошви схилу.Елементарна пперполя^я не дозволяе достатньо точно визначити навиь середне значения предиктора модел! ! вини-каюча помилка компенсуеться значениям оптим1зованого параметра. Параметри багагьох в ид < в модель пIд}бран £ р^юенням зворотньо1 задач! иозигиипо Д1шть п!д час розрахунку Ндрографу пльки и басейн!,для якого оптим!зувалися стал!.

Розробка детерм!новано1 модел! базуеться на двох спрощеннях: представления поверхн! за допомогою характеристики стокоформуючих комплексов ! виравення умови нел!н!йно1 трансформац! 1 стокоутво-рюючих. окремих об'ем!в"в схиловий пдрограф експоненц!йним р!вня-нням:

. 0=Ыехр(аН)-1], , (1)

де N -об'ем,С| - витрата стоку,а ! Ь - параметри схилового г гдро-графу.

Основав для вид!лення стокоформуючих комплекс!в е те. до в

середин! однор1дного ландшафтного утворення (луки.хвойний або ии-роколистий л1с,р!лля та 1нш1) осн.овн! г1дроф1зичм1 властивост! грунт1в 1 г1дролог1чн! характеристики поверхн1 зм1нювться мало 1 р!вном1рно.Це дозволяе приймати IX кваз1однор1дними, а на мея1 стокоформуючих комплексов ц1 параметри зм1нмються стрибкоподЮно.

Останне припущенмя дозволяе перевести в розряд констант так! параметри модел1 по вовному стокоформуичому комплексу: коеф1ц!ент Ф1льтрац11 грунтового мару, коеф1ц!ент випаровуваност!, нияню I верхна мену шару водоутримуичо! здатнпст1 грунту 1 деяк1 1ни1.

Складова модель формування дощових паводк!в на малих водоз-борах Нкра1нських Карпат описуе процеси на конному стокофорнуючс-му комплекс! басейну.

Опади.Для водозбор(в з площега меншою 10 кмгп!д час вим!рп-вання дощу дек1лькома плюв!ографами розрахунок надходяення опад1в на поверхнга стокоформуючого комплексу зручно внконувати пол1гочпи А.Т{ссена,иуди включен! 1 доыом1рн! пункти сус1дн1х стокофорицп-чих комплекса або розрахункових д1лянок.Метод доц!льно застосо-вувати для д1лянки водпзбору, де немае эначно1 к1лькост! р1зно-ман!тно зор1еитованих поверхонь 1 якщо рельеф басейну однор1дний, без суттевих перегин1в 1 без великих перепад!в внсот витому 1 гирла.

В цьому випадку обчислиються вагов! коеф!ц!енти опадоШрних пункт1в,що дозволяе яизночити середньозваиен1 опади на СФК або водозбпр1.

1з зб1льиенням площ! Прських водозбор!в зб1льиусться 1 вIдносне значения помилки розрахунку опад1в по методу А.Несена. Тому зручн!ие для визначення середнього значения випадання опадЬг

на стокофорнуючий комплекс користуватися методом 1зог1ет.В цьому випадку враховуються особливост! рельефу водозбору 1 рег1ональн! залекност1 опад1в в!д висоти и!сцевост1 .екранно! д1'1 хребта, ор1-ентацП долини тощо.

Втрати опад!в на затримання рослинн!стю входять в склад по-чаткових втрат дощу.Перехоплення опад1в залекить не т!льки в!д виду рослинност1,бон1тету,в!ку,площ1 проективного покриття.густо-ти насадкень.але 1 в!д Фазового пер!оду розвитку рослин.Числова оц1нка шару затриманих опад1в з врахуванням вс!х фактор!в складна;" але для практичних ц1лей достатньо визначати цю величину за до-помогою показника граничного затримання опад1в рослинн!стю (Г1м) користуючись виразом:

П=ПнП-ехр(-Н/Пм)], (2)

де Н - шар дощу.

Затримання опад!в рослинн!стю визначено за допомогов величи-ни граничного перехоплення опад!в даним видом рослинност1 1 се-редньоп тривал!стю Ш добових опад!в. Остання проконтрольована емп1рично,цо пЦтвердило вираз криво! залеяност1

0,81

1=5в,3*Н (3)

I використана в формул1" розрахунку втрат опад1в на поверхн! рослинност!.

До групи початкових втрат зливи разом з перехопленкям опад!в нале«ить 1 випаровування п!д час дощу.Прочее випаровування скла-даетъея з випаровування опад1в з поверхн1 листя,трансп1рац11 рос-линн!стю,випаровування з поверхн! грунту.Перший вид випаровування

входить у вираз розрахунку затримання опад1в рослинн1стп,а ос-танн1 два можна об'еднати в сумарне випаровувакня ,пропорц1йне вологост1 грунту 1 з достатньою точн1ств яка визначаеться законом Дальтона:

Е=Ь( 1 1-ехрС- ЗМ/ЬСга)] (4)

11СI )-волог!сгь даного пару грунту (без зв'язано! вологи); с!-деф1цит вологи пов1тря:К(ш)-найменша вологоемк1сть грунту (без зв'язано! вологи):£- консганта.залеяна в 1д типу грунту, рослин-ност1 1 швидкост1 в! тру:

Б блоц! випаровування окр1н максимально! водоутримувчо! здатност!, д!е параметр випапозуваност!.визначений для основних стокоформуючих комплекс!в оптим1зац1вя.0бчислен1 два значения стало! випаровуваност!:при використанн! в модел! всього грунтового иару 1 т1льки д!шчого «ару.тобто такого,пе в1дбуваеться актчр-ний'водообм!н.

Заповнення деф!циту вологи грунту.Деф!цит вологи грунту, в момент початку надходяення дояу, для кояного мару грунту визначаеться виразом :

О=Ь (ш) - (¡1 (0) [ е р'( - ) ^ П I) К 1 )]ехр(-^)Ш...+ +!'(п-1) Ь(п))ехр(-|ь/оР (5)

де МпО-максимальна водпутрпнпвча здатн1сть даного иару грунту;

0 )-виы!ряна або обчмслена лриродна волог!сть даного шару грунту в будь-який час. перед початком паводкоутворвючого дочу;^; -к!льк!сть дн1в без днцу в прон!яку часу м!я дощами;П1) -ф!льтрац!я з розташованого вине иару грунту за дощ.для верхнього

■ару ця величина дор1внюв 1нтенсивност1 доиу: 1(1) - тривал1сть вбирания вологи в даний вар грунту за дои:^- показник випарову-вання за визначений 1нтервал часу.

Досл1ди як1 проподилися п!д час «тучного 1 природнього доиу-вання на схкяI.показуюять.чо величина ивидкост! руху води по схилу залеяить в!д довяини схилу,харантеру 1 1нтенсивност1 злив, втрат води на схил1,тоцо.

Принциповим е 1 питания про розм!ри схилу.

В1дм1нн1сть проекц1й 1 масвтаб!в карт спотворюпть реальн1сть предиктора довяини 1 вирини русла м1кроводозбору.Тому доц!льно середн!й л1н1йний розм1р схилу-систематизувати як зворотне значения густоти ероз1йно! мере«1 (1/2Гм) визначено! для вс!е! терито-р!х об'екту в единому мас«таб!.Ця умова дозволяв оц1нити 1 зм!ну довяини схилу в простор!.

Неперервний характер розпод!лу густоти р!чково! мерея! мояна зберегти.використовуючи пряму залеян!сть елементу з висотою 1 ор!ентац!ев схил!в,де ор1ентац!я зм1нветься р!вном!рно як триго-нометрична функц1я кола з пер1одичн1ств. в 2П.

П1д1брана нел|н!йна Функц1я густоти р1чково! мерея! в1д двох зм1нних .мае вигляд:

Гм(В,а)={( 1,5+В/1000)[(В/1000-1 ?-(В/1000-1 >1+к,г1па )к2, (6)

де В - середньозваяена абсолвтна висота м1кроводозбору;а-кут ор!ентац11 (азимут) водозбору Вуд1нга по в1дно»еннв до вологоне-сучого в1тру. За 0 прийнято напрям схилу з п!вдня на п!вн!ч.кг

пов'язаний з висотоп м1кроводозбору;кгпов'язаиий з поломенням басейну в!дносно основних орограф1чних одиниць Карпат.

В четвертому розд1л! розглянут! стокоформуюч1 комплекси Укра1нських Карпат 1 необх1дн1сть оц!нки параметра модел! за до-помогою Ф1зичних властивостей поверхн!.

Всю поверхнв Укра1нських Карпат,Закарпаття 1 Прикарпаття мов-на розд1лити на дев'ять стокоформуючих комплекс^ (СФК).П1д терм1ном (СФК) маемо на уваз! частину територП з однор1дними умовами рослинност! I грунт!в. СФК 1 ландшафт маять ряд по-д!бних рис 1,в перяу чергу.це закон вертикально1 зональност1 1 пол1компонентн!сть.0ск1льки сучасн1 ландшафти Карпат малодинам1ч-н1-9кра1нськ! Карпати оголоиен! нац!ональним запов!дником,- то карта СФК Укра1нських Карпат повинна скласти основу для розрахун-к!в 1 прогнозу водного реяиму р1чок Карпат.

За даними польових вим1рюванъ експедиц1й ЧДУ,аг])ог1дро-лог1чних дов!дник!в,комплексних карт 1 атлас!в,за матер1алами г!дрометбюро, п1дрозд1л1в Укрземпроекту I Деркл1сфонду складен1 таблиц! СФК Украшських Карпат.Ц! таблиц! включавть в себе 21 характеристику,! разом з1 схемою розповсюднення СФК в Карпатах доз-воляпть враховувати процеси формування стоку на водозбор!.

Експериментальн! досл1дяення окремих параметр!в 1 блок!в модел!.

Збереяен1 основн1 напрямки досл!дяень-схилов1 процеси Формування стоку I систематизац1я параметр1в модел1Л1ричому,8 останьо-му випадку це об'ективн! географ1чн! характеристики,як1 мають оз-наки висотно! поясност!.

Натурн! експерименти процесу формування паводк!в.В

1981,1982, 1985 1 1987 роках винонан1 досл1д«ення лроцес1в форму-вання лотового схилового стоку на б м!кроводозборах з розповсвд-аениии в Карпатах типами поверхн!.

Опади спостер1г*лися по двох плюв!ографа$ 1 двох опадом1рах в1дпов1дно п1д л!сок ) на в1дкритому майданчику.

Виконана топограф1чна зйомка заикнутим теодол1тним подгоном.

Волог1сть грунту визначалася ваговим методом а таком дис-танц1йним вологом1ром ЙМ-11.3а допомогою в1дтарированих ' датчик1вч вдалося просл1дкувати неперервний у час1 х!д вологост! грунту по вс1й грунтов1й колонц1.

Випаровуван1сть з поверхн1 води визначена по двох випарову-вачах ГГ1-3000 (на вЦкритому 1 эал1сеному майданчику),а випаро-вування ваговим методом,з одночаснии в1дбором проб вологост1 грунту по" «арах.При цьому ф1ксувався неперервний Х1д вологост! пов1тря,температура 1 тиск.

Ст/к рееструвався самописцями "Валдай-2М" з масштабом 2:1 в двох м1сцях:замикаичому створ! 1 в створ! "схилового стоку", тоб-то в умовах безруслового стоку,

Вш<онан1 попуски на руслових д1лянках .заливання майдан-чик1в, дощування майданчик1в в 1 мг1 20 мг.Витрати на схилах виз-начен!.методом 1оного паводку.

Сл!д п'п-реслити.чо вс1 експедиц1йн! досл1д«ення виконан! на методичн1й основ1,розроблен!й в Пр.ДСНДГИ1,вип.22 1 24.доповнен1й деякими моментами, пов'яэаними з новими приладами.

В 1987 рои! досл!д«ення повторювалися на урбан!зованих Шкроводозборах м.Черн1вц! (рр.Клокучка 1 Мольниця),с)сновним до-

повнениям puna оц1нка густоти забудови 1 систем штучного дренаму. 0ц1нка результат1в розрахунку 1 прогнозу об'ему стоку паводку

N

п/п

Пот Í к

Роарахунок

I I i I I

H(R)| $ 1&ДОПЙ S \S/S I Р

i i l i i

i i i I i

Прогноз

■ S (им)

S/F

I I I I I

з | к ! з | б | ? | и i i i i i _i__j_j___j___i_

10

11

1. стр.В!дкрн-

. тий 31,2 28.5 11,1 14.8 0.5« 78 16,1 0,6!

2. стр.Иойко-

вець 30,7 19.8 13,3 12,5 0,33 72 16,0 0.81

3. Srp.5UlBe:jb 23,1 ,5.1 4,0 3.? 0.54 79 5,5 0.92

4. с тр. Аналог 28,S 9.В s.e 5,9 С.50 74 7.2 0,73

5. стр.Пилипе-

цький 12.9 4.4 3,0 2.1 0,48 84 3,6 0,82

6. р.С1рат (м.Стороаи-

пець: 43.8 ?4.4 IR.1 4,8 0,20 98 6.9 3.28

7. р.Ю.окучка 27,3 19.3 <3,5 S.7 0,34. 94 10.< 0.52

3. р Д ,Л1.я;-.ця 4?.! ?!.?::,О 5,? 0.17 100 7,9 0.?,«

9. р.Прут

См.Черн1ем1)14.9 13.3 9.0 3.10.23 99 5,08 0.37

0,84

0,78

0,85 0,80

0,88

0,81 0.94 0,93

0,95

г

I

2

9

- 20 - '

В таблиц! H(R) - середн!й нар паводку ; S - середне квадратичне в!дхилення;§(доп) - допустима похибка :S « середня квадратична похибка ; S/ô ~ критер!й застосовуванност1,якост! методики :РШ - забеэпечен1сть похибки;г - коеф1ц1ент кореляцП.

' Модель г1дрографу в тому вигляд1,цо використовувався в дан!й робот! для розрахунку доцових паводк1в на м1кроводозборах Карпат мае таку трупу констант для кожного з стокоформуючих ком-плекс!в:зв'язана волога.найменша вологоемк!сть,параметр .характе-1 ризуючий здатн!сть випаровуваност! СФК, гранична Ф1льтрац1я,а 1 b в,р!внянн! (1),початковий модуль стоку, просмоктування через в1дносни'й водоутримуючий вар,граничив затрииання опад1в рослинн1-сти - дев'ять констант.

';Вс1 константи пов'язан1 з ф!зичниц станом схилу i тому мають пиреВа*авчий характер над традиц1йними.т1льки оптим1зованими характеристиками. Модель г1дрограФУ крама 1нвих для .застосування в Карпатах тому.«о використовуе традиц1йну г!дрометеоролог1чну 1нформац!в 1 географ]чн1 характеристики поверхн1.

Порядок розрахунку п!длягае трьом структурнии р1вням,э яких дина«1чну модель мае т!льки ни»ня ланка-розрахункова точка. В ме~ ■ах СФК розрахункова д1лянка дозволяе. використовувати в доповнен-ня до вертикально)! ординати г ординати х 1 з.Якщо в середин1 роз-рахунково! д1ляики знаходиться дек!лька СФК,то внесок конного з них,за розрахунковий пром1кок часу.визначаеться званува;:ням.

По тем! дисертацП автор опубл1кував 28 роб1т.0сновн! з них:

1.Проблемы моделирования паводков в горных странах.//Теоретические проблемы географии.//Тезисы докл.Всесоюзн.кон®. .Л. ,Г0

СССР,1ЭЭЗ.С.81

2.Модель дондевых паводков для прогноза водных ресурсов в Карпатах.//Актуальные пппйлемы охраны.рационального использования и воспроиэводстьо природных ресурсов//Нат.конф..Минск.БГУ. 13Я5;С.73.

3.Условия формирования паводков и зон затопления на реках Прикарпатья.//Темен докл.У съезда ГО УССР,Симферополь,"Наукова думка",1985.с.35-37(в сп1вавторств!).

4.Вычисление параметров интеграл-ной кривой гранулометрического состава наносов.//Тр.УкрПИИ Госкомгидромета.Вып.190,1982.

с.114-118.

5.Пространственно-временная структура влалности почвы в Украинских Карпатах.//Тез.докл.Всесоюзн.совещ.по горной метеорологии// Киев.1985 с.30-37 (в сп!вавторств1).

В.Детерминированная модель дождевых паводков п горах.//Тез. докл.0 Всесоюзн.гидрологич.съезда//Секщм теории.и методов гидрологических расчетов./!. ,Гидрометиздат,19ПП с.72-74.

7.Модель склонового стока при оценке водных ресурсов Карпат/ /Мат.респ.конф..Кишинев.апг.1988 с.80.

8.Расчет потерь иаподочного стока при недостаточной гидрометеорологической информации.//Метеорология.климатология и гидрология. -Г>нн.П2,Ки!Ч) Одрсса. "Гшца икпла".1980.с.70-79 !" п1вавторст-

I ).

Ч.,*х> VI ;нко'Юркиругцил комплексов в Карпатах.//Тр.УкрНИИ |:скпмгндр.|М1М«1.пни.,!'-.!0,<;.!14 -110.

!0.0и';пм нростран-.'ьошюги рлепределения вхакнпстч почвы о 'ригг-г'-м> тг]1а!Ь1,1.'!1тм'сиеч-шиг окиоинах направлений эко-

комического развития Украинской ССР и ее регионов.//Тез.докл.VI реем, научн.коиФ..чЛ,Черновцы,1987 с.¡32-03 (в сп1вавторств1).

П.Склоновые процессы Формирования ьпиных ресурсов Украинских Карпат,//Пути повышения продуктивности,эффективности использования и охраны природных ресурсов Украинских Карпат и Прикарпатья .Киев, ЫМК ВО,1989.с,21-29.

12.Детерминированная модель доядевых паводков в горах.//Докл. и Всесовзн.гидрологического съезда.Т.6.Теория и методы гидрологических расчетов.Л. .Гидронетиздат.1983.с.289-293.

13.Водно-ф1зичн1 властивост1 грунт1г Под1лля,як фактор впли-ваючий ' на мел1оративн1 заходи//Тези дппов.наук.конФ. Проблеми екологП Под1лля",Каи'янець-Под1льський,1Э0^.с.ЗО-ЗЭСв сп1вав-тпрств!).

Н.Умови Фориування доциних наводив с Карпатах.//Еколо-го-географ1чн1 проблеми досл'пкення мриродко-ресурсного потенцИалу рег1о11у:Тематичний эб!рник наук.прлиь.-К.ННК ВО.1992.-с.50-59 (в сп1вавторств!>.

15,Воднофизические характеристики почв Украинских Карпат//Х1) Меядуе-зродиач конференция пг метеорологии Карпат.Ужгород.сен-1Ябрь 1932 г.Киев.с.110-П4Лв сп1вавторств1).

Z3

Явкин В.Г. Модель формирования склонового до«»евого стока в Украинских Карпатах.Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук по специальности 11.00.0? - гидрология суми, водные ресурсы, гидрохимия. Одесский гидрометеорологический институт, Одесса, 1994.

Зацицается 19 научных работ, которые содертат исследования составлявших процессов паводиообразования на склоне.Оценены величины квазиконстант в отдельных блоках модели - испарения, поглощения почвой и стокообразования на силоне.

Yavkln O.e. Surface Ralnflo» Formation Model In Ukrainian Carpathians. Dissertation submitted In fulfillment of requirements for the degree of candidate of geographical sciences for speciality 11.00.0? - land hydrology, vater resources, hydroche-mistry. Odessa Hydrometeorologicel Institute. Odessa. 1994.

13-scientific «orks are defended uhlch contain research of flood foriatlon process components oh slopes.Measured are block ■odels constant values for evaporation . sdil filtration and slope flow formation.

Кличов1 слова: г1рський схил, поглинання грунтом. Ф1льтрац1я, випаровування. тар стоку, г1дрограФ. стокоформуячий комплекс.