Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Паводочный цикл малого речного бассейна в Приморье

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Паводочный цикл малого речного бассейна в Приморье"

РГ б о

2 8 МР *»ЭЭЧ

ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ гаДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЯ ИНСТИТУТ

УДК 551. 482. 4: 626.80 Ва правах рукописи

ГАРЦМАН Бор;«; Ильич ПА2ОД0Ч1ШЗ 1ЩМ ШЛОГО РЕЧНОГО БАССЕЙНА В ЛПМОРЬЕ

Специальность 11.00.07 - гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата географических наук

ИРКУТСК - ВЛАДИВОСТОК - 1993

Работа вшшсгсш в Ииспггути гсогшфы СО РАН и Даяьиеиосточ-1юм иаучнс>-ксслгялштсльс!са,1 пыфачштсоролптческш институте.

¡1аучш:п руковсцгггпли:

fioicrop гсо^райичеаагс ¡¡аук JLM.îiaiiini uii.

Официальные оппоненты:

доктор географических наук Д. А. Бураков ■ кандидат географических наук В. Ф. Фёдоров

Ведущая организация: Дальневосточный государственный университет

Зашлта состоится "27" апреля_1994 г. в часов на

заседании Специализированного совета Д 002.60.02 при Институте географии СО РАН по адресу: 664033, Иркутск, ул. УланСаторская, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института

Автореферат разослан " "_1992 г.

Отзывы о работе в двух экземплярах, заверенные подписями и гербовой печатью, просим направлять в адрес Института.

Учёный секретарь Специализированного совета,___________

кандидат географических наук Cvi-^ь Е'Г-СУ°а®

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Астуальность работы определяется большим влиянием, которое оказывают наводнения на экономику Дальневосточного региона России, где они являются одним из основных факторов, сдерживающих социально-экономическое развитие. Достаточно сказать, что среднегодовой ущерб от наводнений, по последним оценкам, только по Приморскому краю составляет 180 млн.руб. в ценах 1984 г. До настоящего времени выполнено значительное количество исследований максимального стока на Дальнем Востоке, однако степень изученности важнейшего звена этого сложного гидрометеорологического явления -преобразования дождевых осадков в сток на малых водосборах - до настоящего времени остаётся недостаточной. Большинство разработок посвящены только отдельным характеристикам максимального стогса. Слабое внимание уделяется анализу физических механизмов формирования паводков в зоне муссонного климата. Научные и прикладные разработки последних лет преимущественно опираются только на использование данных стандартной гидрометеорологической сети, без гдали-за структуры речных систем и географических характеристик бассейнов. Методы расчёта максимального стока, рекомендуемые действующими СНШами, не учитывают некоторых существенных особенностей дождевых паводков Дальнего Востока, в связи с этим исследования, направленные на изучение процессов формирования дождевого паводочного стока на малых речных бассейнах в специфических условиях преимущественно горной ■"ерритории с муссонным климатом, а также разработка новых методов инженерно-гидрологических и воднобалансовых расчётов, являются актуальными.

Цель исследований. Целью данного исследования является концептуальная и структурная разработка модели паводочного цикла малого речного бассейна (МРБ), определение параметров модели и основных закономерностей их территориального распределения в Приморье, а также разработка основ новых методов расчётов максимального -стока и водного • баланса для специфических условий Дальневосточного региона России.

Объёкты исследований, исходный материал, методы.__В ochofc

диссертационной работы лежат материалы выполнения плановой тематики ДВНИГМИ по исследованиям речных систем Приморья для совершенствования методов расчётов и прогнозов паводков. Материалами, в

основном, послужили стандартные данные сети Росгидромета по публикациям ГВК, материалы наблюдений Приморской воднобалансовой станции, фондовые материалы Приморского УГМС,и карты. Методологической основой работы служат методы функционального и структурного анализа гидрологических систем, в особенности теоретические положения, развитые в работах И.Н.Гарцмана, Ю.Б.Виноградова, И.С.Соседо-ва, Н.И.Коронкевича, а также общепринятые методы математического и географического анализа.

Научная новизна. В работе последовательно развивается системный подход при разработке концепции, структуры и алгоритмов модели паводочного цикла малого речного бассейна. Емкостная (точечная) воднобалансовая модель МРБ ориентирована на описание двух.основных режимов формирования стока - внутриобъёмного и поверхностного -, и перехода между ними. Указанный переход фиксируется определённой (критической) величиной расхода ъ замыкающем створе, что позволяет, выделять катастрофический паводочный сток на основании объективного критерия. Новая методика расчёта предпаводочных потерь стока и выделения периодов реального существования. 100%-го стока повводит усовершенствовать методы прогнозов стока на МРБ по осадкам. Основные параметры модели определяются по всей совокупности стандартных гидрометеорологических данных на бассейнах и подчиняются ярко выраженным географическим закономерностям, что позволяет оценивать их для неизученных бассейнов с высокой точностью. Разработка моде-, ли доведена до создания методов посуточного расчета водного баланса с детальным анализом состояния основных ёмкостей бассейна и интенсивности внутренних потоков влаги.

В области расчётов максимального стока основное внимание уделяется многомодальности законов распределения, являющейся, с одной стороны, результатом генетической неоднородности выборок паводоЧ-ных максимумов, а с другой - следствием дискретности строения речных систем, что в перспективе . создает условия для разработки действительно теоретического закона распределения для Максимального стока. Строению гидрографической системы Приморья, с выделением её дискретности в различных масштаба;, расссмотрения, уделено особое внимание. В настоящее время существует возможность усовершенствовать расчёты за счёт анализа полной наблюдённой совокупности независимых событий - паводков, с дальнейшим переходом к го-

дичной обеспеченности максимума, отбора генетически однородных (поверхностных) паводков и применения семейства функционально-нормальных кривых. Особую значимость имеет изучение нелинейности процессов формирования паводочного стока, отраженной в механизмах бассейнового контрррегулирования стока. Указанные механизмы могут приводить к наблюдаемым фактам превышения интенсивности стока над интенсивностью генетически связанных или равнообеспеченных осадков. Методы описания и , расчёта подобных эффектов в современном "арсенале" гидрологических моделей отсутствуют.

Практическая значимость. Работа направлена на создание единой методической багы.и. и обоснование ряда новых методов гидрологических расчётов и прогнозов, совершенствование методов ресурсных оценок. Результаты могут быть использованы в практике оперативной работы Приморского УГМС, проектных организаций и местных водохозяйственных органов Дальневосточного региона

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались: 1) на XI конференции молодых географов "Региональные эколого-географические проблемы" в Иркутске в 1990 году; 2) на региональном семинаре "Гидрологические функции ландшафта" в Иркутске в 1992 году; 3) на заседании гидрологической секции Ученого совета ДВНИГМИ по теме:"Паводочный цикл малого речного бассейна" в 1993 году. Теоретические положения и результаты исследований изложены в 5 публикациях авторским объёмом около 3.0 п. л.

'. Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, прилцкения и списка литературы. Работа содержит 118 страниц машинописного текста, 15 таблиц, 18 рисунков, 8 табличных и 9 графических приложений и список литературы из 45 наименований, в том числе 3 на иностранных языках.

Во "Введении" формулируются цель и задачи исследования, защищаемые положения, даётся общая характеристика работы. В первой главе. анализируется современное критическое состояние в развитии метода водного баланса в гидрологии суши и намечаются пути его преодоления на Сазе системного подхода, характеризуемого, в частности, особым вниманием к соответствию функциональной структуры Применяемых моделей;и пространственно-временных масштабов изучавши объектов. Анализируется понятие и дается определение малого речного бассейна, строится его концептуальная модель в виде иерар-

хии функционально-определенных циклов. Обсуждаются физические механизмы и проявления сильной нелинейности в формировании катастрофических дождевых паводков.

Во второй главе даётся описание физико-географических условий Приморья, гидрографии и гидрологического режима рек, исходных данных исследования. Даётся углублённое рассмотрение некоторых аспектов строения гидрографической системы Приморья в рамках комплексного географического и структурно-информационного методов анализа, Определяются основные параметры модели паводочного цикла малого речного бассейна, величины их обобщаются для малых бассейнов Южного Приморья и проводится первичный анализ закономерностей их пространственного распределения. Аналогично определяются и обобщаются вероятностные и объемные характеристики катастрофического па-, водочного стога. Даются рекомендации по разработке методов расчётов максимального стока.

В третьей главе содержится метод расчёта бассейнового испарения за межлгводочные периоды, результаты таких расчётов и их анализ по данным Приморской ВВС. Кроме того, дан метод определения основных составляющих регулирующей бассейновой ёмкости и анализ их зависимостей от основных факторов гидрометеорологической доступности и физико-географических условий. Раввдааются методики посуточной увязки водного баланса с анализом состояния бассейновой ёмкости и основных внутренних потоков влаги в простейшей и детализированной форме. В "Заключении" подводятся итоги проведённых исследований.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ _ ИССЛЕДОВАНИЙ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ • I. Генетическая неоднородность формирования паводочного стока интегрально (на уровне МРБ) выражается в существовании двух основных режимов функционирования водосбора - внутриобъёмного и поверхностного стокообрааования . Переход между ними фиксируется особым, критическим, расходом води, удельная величина которого .(модуль) мало изменяется по территории Приморья, являясь в первом приближении региональной константой.

Паьодочный цикл МРБ охватывает динамику системы вблизи состояния полной ааагоёмкости (ПВ) бассейна.. До достижения ПВ МРБ нахо-

дится в режиме внутриобъёмного стокообраэования. Процесс перехода через ПВ представляется ключевым для формирования катастрофического паводка и существенно нелинейным, что предопределяет сложную, возможно хаотическую, динамику системы в этот период. При увлажнённости МРБ существенно выше ПВ осуществляется поверхностное сто-кообразование. Это означает, что все генетически различные виды стока таким образом контролируются по объёму и динамике наличием поверхностного стокообрааования, что с точки зрения воднобалансо-вой модели неотличимы от поверхностного стока. Переход от внутри-объёмного к поверхностному стокообразованию фиксируется особым "критическим" расходом Окр, представляющим собой интегральную . бассейновую характеристику.

При анализе гистограмм распределения максимальных расходов дождевых паводков (VI-IX м-цы) установлена их выраженная многомодальная структура, с надёжным выявлением по крайней мере одной дополнительной моды и разделяющего их минимума плотности вероятности (рис.1). Были определены критические расходы по всем бассейнам, соотвлсвующие этому минимуму, т.е. в качестве'QkP принималась середина первого пустого интервала на гистограмме, величина которого (интервала) составляла около 10% от его среднего ^наче-1 ния. Вид зависимостей Окр от площади " водосбора свидетельствует, что критический модуль (МкР) стока является устойчивой, в первом приближении - региональной характеристикой максимального стока. Величина его мало изменяется вблизи ICO л/(с*км2).

Анализ территориального распределения указанных характеристик по макробассейнам и высотным зонам Приморья показал (табл.1), что наибольшая величина и наибольшая изменчивость М*р характерна для восточного макросклона Сихотэ-Алиня и верхней высотной зоны (Н>400м). Статистическая проверка многомодальной структуры гистограмм с помощью оценки значимости расхождения их с логнормальным законом распределения по критериям Колмогорова-Смирнова и хи-квад-рат^Показапа её высокую достоверность.

Объём стока, сбрасываемый с расходами больше QkP, представляет собой труднодоступную часть водных ресурсов. Он не проходит этапа внутрипочвенного'регулирования, недоступен растениям, не может быть использован лля водоснабжения без строительства водохранилищ многолетнего регулкрсракия. Кроме того, он Еышгня«?? сгнов-

р.котреин - Цтн»«*! р

Н57 ««'

т

О 13 30

р.си теш мп -| " - Л)1№111, Г>1.1( и'

1К2

43 в, «'/с 0 Р

0.6 1.2 1.1 I, «'/о

¡вдЬк!

1Л1_±

пл.

9 1! 30 И В, 0 Ч.Ь 1.2 1.8 1, >'/е

ВИЗ

I

11Ь

О 15 30 45 8, я'/с О О.Ь К? 1.8 0, я*/с

Ш

З/Ё-в.

I

ШЛ

3 И 40 И в, «»/с 0 1.2 2.4 3.4 б, «'/о

Рис.1. Пример совмещённого анализа гистограмм распределения паво-дочных максимумов. ВМ1 - все пики гидрографа, ВМ2 - пики за VI-IX м-цы, ВМЗ - максимальные годовые ва VI-IX м-цы.

ную эрозионную работу в бассейнах рек и наносит основной экономический ущерб. Были определены некоторые вероятностные и объёмные характеристики этого вида стока - катастрофического паводочного: повторяемость катастрофического паводочного стока по годам; его суммарный объём и средние объёмы 8а год с наличием катастрофических паводков; его доля в общем стоке и общих осадках; коэффициент общего стока и коэффициент внутриобъёмного стока.

Осреднённые показатели критического состояния и катастрофического паводочного стока по основным ' бассейнам и высотным гонам в Приморье.

Табл.1.

Показатель Бассейны Высотные БОНЫ, м.або.

Япон. моря р.Уссури Ханка +ПВБС >400 200-400 <200

Объём выборки 10 23 18 24 22 5

Показатели критического состояния водосборов • Модуль. Л/(С*КМ2) 118 91.2 95.8 104 93.1 Отклонение МЬр 35.0 12.6 12.1 27.1 13.5 Слой, мм/сут . 10.2 7.88 8.28 8.95 8.04 94.6 9.6 8.18

Показатели катастрофического паводочного стока

Частота, в год 0.33 0.34 0.47' 0.36 0.48 0.28

Ср.слой,мм/год 55.9 55.8 66.4 63.1 71.1 38.1

Доля в стоке 0.15 0.14 0.27 0.14 0.25 0.21

Доля в осадках 0.05 0.05 0.08 0.06 0.08 0.04

Коэф. общ. стока 0.34 0.36 0.28 0.41 0.33 0.15

Коэф.внут.стока 0.31 0.33 0.22 0.38 0.27 0.12

При анализе корреляции между характеристиками катастрофического паводочного стока и основными показателями строения бассейнов установлена в целом наибольшая информативность средней густоты речной сети по сравнению со всеми другими показателями,

задействованными в анализе. При рассмотрении пространственного распределения паводочного стока по высотным зонам и макробассейнам (см.табл.1) установлена наибольшая его повторяемость и интенсивность в средней высотной зоне и в бассейне озера Ханка и ПВБС.

На примере 12 водосборов ПВБС определены характеристики повторяемости, продолжительности и интенсивности отдельных катастрофических паводков. Установлена большая устойчивость осреднённых характеристик в дандшафтно-однородных зонах и их тесная зависимость, от строения и положения водосбора. Проверена взаимосвязь основных параметров паводка - критического расхода, показателя истощения русловых влагозапасов и средней продолжительности превышения Окр при паводке, - через величину "типовой" машинальной суточной водоподачи на переувлажнённую поверхность, подтверждена устойчивость данной величины в пределах ПВБС, равной примерно 200 мм. Полученные результаты могут быть использованы при совершенствовании метода расчёта паводков по единичному гидрографу.

На основе исследованных явлений и закономерностей могут быть даны рекомендации относительно методов инженерно-гидрологических расчётов. Можно считать обоснованными три положения: выборка паво-„ дочных максимумов дождевого происхождения, не является однородной; она может быть разделена на паводки внутриобъёмного и поверхностного генезиса по объективному критерию - величине критического расхода; расчётные максимумы редкой повторяемости имеют поверхностный генезис;' такие паводки проходят не каждый год, зато могут повторяться по нескольку раз в году. :

Следует рассчитывать максимальные расходы редкой повторяемости по выборкам паводков поверхностного генезиса, считая'каждый паводок независимым событием, с дальнейшим переходом к годичной обеспеченности в соответствии с повторяемостью таких паводков. Поскольку такое распределение ограничено снизу не нулём, а величи-• ной Окр, то возможно применение усечённых кривых распределения, либо 'расчёт превышений над критическим расходом - величины Орасч * й*ах~0кр- Целесообразно применение в расчётах функционально-нормальных ;законов распределения типа логнормального и семейства кривых, предложенного Ю.Б. Виноградовым (1988). Примеры подобных расчётов выполнены для водосборов ПВБС с применением логнормального закона распределения.

II. Исследование локальной структуры речных систем позволяет уточнить' взаимосвязь основных систем исчисления порядков водотоков и раскрывает дискретность (многомодальиость) распределений площадей. водосЗоров. Это свойство связано с многомодальной структурой гистограмм распределения паводочных максимумов и может служить для получения их законов распределения методом композиции.

По характеру преобладающих процессов влагооборота территория Приморья делится на три основные зоны: формирования, .транзита и концентрации водных ресурсов (ВРС). Основаниями для их выделения являются: количественное различие основных элементов водного баланса территории; разный характер взаимодействия поверхностных и подземных вод; различная степень естественной дренированности и структура гидрографической сети территории; значительная разница по химическому составу и качеству еоды; общегеографические различия (геология, рельеф, почвы, растительность и т.д.).

Геоморфологической основой для выделения зон служит два основных факта - ясно выраженная ярусность рельефа Приморья и наличие широкой переходной зоны между центральной частью Сихотэ-Али-ня и Ханкайской впадиной, представленной древними и современными денудационными поверхностями выравнивания. Именно высокая доля таких поверхностей в общей площади водосбора придаёт низкопорядковым дренажным речным системам свойства "транзитности", то есть относительно малой способности регулирования осадков и тенденции к формированию поверхностного стока. Количественно эта тенденция оценена выше, при сравнении характеристик поверхностного стока для различных высотных зон (зона с высотами 200-400 м приблизительно соответствует.зоне транзита ВРС).

На основе построения теоретической модели локальной структуры речных систем установлено (рис.2), что существует дискретный набор возможных площадей водосборов (измеряемых до всех точек слияния), повторяемость которых различна. Полученное дискретное распределение площадей замечательно тем, что оно отражает все основные порядковые системы. Последовательности структур речной сети, соответствующих основным порядковым системам описаны как.локальные серии Хортона-Штраяера, Шрива, Шайдеггера.

, Сравнение предсказанного и полученных в результате измерений видов распределения площадей показывает хорошее качественное соот-

id

I s>0

(s'l) 1 f'l/J

mi m

(S'il

V- n«l f»2.3

F«l

'J- o*2 M.3

.0,1

i=2> | %

(I) »«34

(21 (3) »•12 IM

(3) cs-3j

U 0=1 P F=l,3

, hi <s»4>

(Я

«•I к f«2

n=2 f«3.5

191 (10) 1Ш 112) 113) (HI

K--4I - 'I ii- - -

I «М ' - 0=2 - i>=2 _ o»2 _ "o=2

F»3 F«4 FM F»4 F«4

(I.

(4) K32

<51

(6) (71

(8)

»<1 *«j №2 11*4

u-

1

ic2 fm.5

hi №1

1.5 2.0 2.3 3.0 3.5

Lj_L

3.0 3.5 4.0

11

V

f,r-t

1,0 1.3 2.0 2.3 3.0 3.3 4.0 f,u< rl.

100 150 200 250 . 300 350 ' 400 F,u'

Рис.2. Локальная структура речных систем. S - мощность, п - порядок по Хоргону-Штралеру, F - площади бассейна. Н - число случаев.

ii

I

•I

ветствие. Данный результат предполагает возможность получения общих закономерностей структуры речной сети на основании её локальных закономерностей и разработки модели регрессивного развития речной сети, в частности, в рамках паводочного цикла МРБ. Качественное совпадение формы гистограммы при изменении масштаба позволяет говорить о наличии фрактальных свойств структуры речной сети. Значительное расхождение гистограммы измеренных площадей с теоре-тичёской в некоторых диапазонах позволяет делать вывод о значительной степени геологического контроля в этих диапазонах, т.е. о степени влияния на строение речной сети определённых типов геологических структур. Установлены характерные размеры водотоков начальных порядков, начиная с первого, площадь которого около 1 км2. Шестой порядок водотока, площадью до 800 км2, следует считать предельным для МРБ в Приморье. Седьмой порядок водотока, с площадями бассейнов 1000-2500 км2, явлйется "пограничным" между малыми и средними речными бассейнами.

Сеть постоянных бесприточных водотоков, изображённых на карте м-ба 1:100000, охватывает на самом деле водотоки трёх младших по-рядов (по Хортону-Штралеру), а также отдельные внепорядковые (меньше первого) водотоки. При этом наибольшее преобладание водотоков первого порядка, и, следовательно, наибольшая репрезентативность выборки имеет место при объединении данных по территориям, принадлежащим к различным ландвафтно-гидрологическим зонам, но при сходных условиях атмосферного увлажнения. Определять характерные размеры первого порядка водотока следует не по средним, а по модальным эначениям выборок.

При переходе от зоны формирования к зоне концентрации ВРС, т.е. сверху вниз (табл.2), происходит общее снижение густоты сети постоянных водотоков, преимущественно низкопорядковой. Структуры гистограмм показывают последовательное "отмирание" младшего порядка при переходах между зонами. При изменении условий приповерхностного влагообмена водные объекты, составляющие дренажную сеть территории, сохраняют в основном свои характерные размеры. Измень ниям подвергается их удельная численность, а также форма организации в соответствии с инвариантно-генетичоской последовательностью: постоянные водотоки, временные водотоки, озёра, болота.

Характеристики площадей (км2) приточных постоянных водотоков на территории Приморской ВВС.

Табл.2.

Зона Объём Главная Среднее Наимень- Наиболь-

' выборки мода шая ■ шая

Формирования ВPC 115 0.25; 1.0 1.27 0.183 10.6 '

Транзита ВРС 107 1.0 2.23 0.274 14.5

Концентрации ВРС 37 2.8 4.92 0.655 19.2

Все боны 259 1.0 2.19 0.183 19.2

III. Фиксация критическим ргвходом переходного состояния МРВ, отвечающего его полной влагоёмкости, позволяет рассчитывать элементы водного баланса водосборов за короткие промежутки времени и на основе этих расчётов определять полную регулирующую ёмкость бассейна и её основные составляющие - русловую, почвенную гравитационную и почвенную негравитационную. Удельная полная ёмкость бассейна (слой) является в Приморье устойчивой величиной, определяемой климатическими параметрами, в то время как соотношение её составляющих сильно изменяется в зависимости от условий подстилающей поверхности. '/ .

Фиксация ПВ бассейна определённым расходом позволяет рассчитывать водный баланс бассейнов за межпавод<?чные периоды. В результате получаем возможность интегрально оценить испарение с бассейна за эти периоды по данным об осадках и стоке. По разработанной методике были рассчитаны среднесуточные величины испарения для паво-дочных периодов на бассейнах Приморской ВВС за весь ряд наблюдений. Полученные величины можно называть "бассейновым испарением", т.к. они получены по данным наблюдений на бассейнах.

Разработана методика и " произведены расчеты предпаводочной свободной ёмкости МРБ для 12 постов ПБС. По результатам расчётов построены графики зависимости расхода от предпаводочной свободной ёмкости бассейна (рис.3) и определены величины максимальных и ми-чимальных возможных предпяводочных потерь осадков при заданном ^а.-ходе. При анализе графиков определены величины основных ём-

í, M/C|fl

. д p.Ko»WM«< - tunífOicKii, f=k0,3 »»'

¡V

\ \

11 \ II» \ ll • v I \

\

:oi¡ • ni W'E

l V

! i fv ;ki « hi upe

1 1 \ toe! = нгб nrf

I , . \ :ooi = рш upe

¡I. V \

!\ ' •«,.„ ;чкч

i'\ 'i, Л,«'!' » «T-

j ' ' "i i " ' > I~T----

ico 150 s

Рис. 3. Зависимость расхода воды от величины и структуры свободной ёмкости чалого речного бассейна.

костей бассейнов - ПВ и наименьшей влагоёмкости (НВ, негравитационная составляющая ПВ). Определены величины максимальных гравитационных влагоэапасов бассейна (МГВ) и влагозапас речной сети при расходе, равном 0кР (РКВ). Все указанные величины и их соотношения входят в единую емкостную характеристику МРБ (табл.3).

При анализе полученных данных первое, что следует отметить малая изменчивость показателя ПВ МРБ. Общая регулирующая ёмкость бассейна остаётся почти неизменной при самых различных условиях местоположения, орографии и ландшафтной структуры бассейна, в то

время как соотношение гравитационной и негравитационной ёмкостей сильно изменяется. Территориальное распределение всех указанных , величин вполне закономерно, МГВ в горной части бассейна примерно в 3 рага больше, чем в предгорной, а НВ,примерно в 1.5 раза меньше. Существуют тесные еависимости двух этих составляющих бассейновой ёмкости от основных географических характеристик, коэффициенты множественной корреляции регрессионных уравнений близки или больше. 0.9. По отношению к обоим показателям информативными оказались высота и ориентация бассейна, по отношению к МГВ, дополнительно, РКВ, по отношению к НВ - площадь водосбора.

Размеры и соотношения основных ёмкостей бассейнов по пунктам Приморской ВВС.

Табл.3.

Влагоэапасы МРБ, мм

Пункты МГВ ГО НВ.

ПВ НВ ^ . РКВ РКВ РКВ МГВ

Доковский 122 100 22 10.6 2.08 11.52 4.55

Верхний 130 90 40 11.6 3.44 И 17 2.25

Егерский 150 108 42 12.4 3.38 12.09 2.57

Мостовой 140 126 14 8.6 1.63 16.32 9.00

Каменский 135 104 32 11.8 2.70 11.40 3.25

Дальний 135 85 60 13.9 3.59 9.69 1.70

Лесничий 140 106 34 12.4 2.74 11,30 3.12

Комаровский 150 108 42 14.7, 2.85 10.19 2.57

Нижний 150 108 42 10..6 3.97 14.18 2.57

Центральный 155 115 40 14.7 2.73 10.57 2.88

Садовый 160 122 38 13.3 2.85 12.02 3.21

Сахарный завод 160 131 29 8.9 3.28 18.07 4.52

■ '. Наличие за отдельные годы нескольких "измерений" свободной ёмкости (высоких паводков) позволяет сводить ежесуточный ВБ за межпаводочные периоды по стандартным данным о стоке и осадках. Расчёты выполнены для всех паводочных периодов, которые наблюдались на 12 водосборах ПВБС с помощью программы, которая, кроме ха-

рактеристик катастрофического паводочного стока, рассчитывает; величину испарения за паводочный период, свободную предпаводочную ёмкость и сводит ежесуточный водный баланс. Комплексные графики позволяют логично и наглядно анализировать особенности влагооборо-та в различных гидрометеорологических ситуациях. На графиках представлены наблюдённые (осадки и сток) и расчётные ("бассейновое испарение" и свободная ёмкость бассейна) составляющие водного баланса, а также температура воздуха, испарение с почвы и с водной поверхности, уровень'грунтовых вод..

Развитие описанных методов позволяет вести посуточный расчёт водного баланса МРБ с использованием гораздо более детальной модели, чем простая трехчленная формула. Исходными данными являются суточные суммы, среднесуточные расходы в замыкающем створе, общая величина испарения за период. Структура модели представляет собой каскад трёх ёмкостей (снизу *вверх): русловой, почвенной гравитационной (грунтовой) и третьей, которая условно названа "принимающей". Функционирование модели происходит в режиме внутриобъёмного стока или в режиме поверхностного стока.

Параметрами модели является совокупность характеристик величин основных ёмкостей и их динамики. Прежде всего это величины СЬ<р .. и й (показатель истощения русловых влагозапасов); затем РКВ; пре-; дельная величина грунтовой ёмкости (ГРВ), равная МГВ минус РКВ; критическая величина принимающей ёмкости, равная НВ. Все параметры модели определяются по всей совокупности гидрометеорологических данных на бассейне без применения процедур оптимизации.и поэтому могут быть названы условно независимыми. Все параметры имеют ясный физический смысл, подчиняются, как было показано выше, географическим закономерностям» и, при накоплении и обобщении достаточного материала, могут уверенно определяться для неизученных бассейнов.

Пример анализа водного баланса МРВ за конкретный межпаводоч-ный период (рис.4 ) демонстрирует изменение реакции водосбора при выпадений серии дождей, • зависимость основных потоков от динамики взаимосвязанных.ёмкостей, последовательное регулирование потоке. • влэги. Зафиксирован один тонкий эффект, состоящий в переходе МРБ от однонаправленной передачи влаги к перераспределению её между 'внутренними элементами при снижении общего влагозапаса до величины Порядка НВ. Грунтовая ёмкость при этом играет роль бассейнового

р.Комаровка - Комаровбкий, £ » 60,3 км^ 1972 г.

ÍO-Q.MM

Р. 1с.4. Пример анализа еодного баланса МРБ за межлаводочиый период. Последовательная трансформация потоков влаги в каскаде основных ёмкостей: "принимающей", грунтовой, русловой.

резерва, способного поддерживать не только сток, но и испарение.

Разработана концептуальная модель приповерхностного влагообо-рота в рамках малого речного бассейна в виде иерархии функционально-определённых циклов. Проанализировали сильная нелинейность и генетическая неоднородность формирования катастрофического паводка и разработан объективный критерий его выделения. Проанализированы закономерности локальной структуры речных систем в связи с их ди-нами)той.в рамках паводочного цикла. к

Определены основные параметры модели паводочного цикла, а также объёмные и. вероятностные характеристики катастрофического паводочного стока в Приморье и проведён первичный анализ их пространственного распределения. Даны рекомендации по разработке методов расчёта максимального стока для Дальневосточного региона России. Предложен метод определения основных составляющих бассейновой ёмкости по стандартным сетевым данным об осадках и стоке, а также методы посуточной увязки водного баланса МРВ.

Гарцман Б.И. Моделирование речного стока и исследования сто-кообразующей роли широколиственно-кедровых лесов.// Итоги изучения лесов Дальнего Востока и задачи интенсификации многоцелевого лесопользования. - Владивосток, - 1989. - С.,128.

Гарцман Б.И.,• Яковлева Л.М., Рынков B.C., Чудаева B.C., Берсенев Ю.И. Долговременная программа охраны природы и рационального использования природных ресурсов Приморского края до 2005 г. Водохозяйственный комплекс. - Владивосток. - 1990. - 90 с.

Гарцман В.И. О некоторых подходах к системному моделированию речного стока // География и природные ресурсы. - 1990. - N 3. С.136-142.

Гарцман Б.И., Шамов В.В. Системные исследования водного баланса малых речных водосборов // География и природные ресурсы. 1991. -.N4. - С. 11-17.

Гарцман Б.И., Шамов В.В., Третьяков A.C. Система водноба-лансовых моделей малого речного бассейна // География и природные ресурсы. - 1993. - N 3. - С. 27-36.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДСШМЙ

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Г А Р Ц М А Н БОРИС ИПЫН ПАВОДОЧШЙ ЦИКЛ МАЛОГО РЕЧНОГО БАССЕЙНА. В ИРШОРШ АВТОРЕФЕРАТ

Подписано к печатя 28.02.94г.0орыат 60x84/16 »Печать офсетная. Усл.п.л. 1,16. Уч.-изд.л. 0,9.Вграж 100 экз. Закав 77.

Отпечатано участком оперативной поляграфяя издательства

"ДАЛЬНАУКА"

690041,Владивос ток, Радяо,7.