CC BY
46
УДК 556.16
А.В. Христофоров1, Н.М. Юмина2, П.А. Белякова3, В.В. Носань4 ОЦЕНКА ВОДНОГО СТОКА РЕК БАССЕЙНА АМУРА
Международный статус Амура (бассейн расположен на территории России, Китая и Монголии) существенно осложняет экономически эффективное и экологически безопасное использование его водных ресурсов. Рассмотрена оценка расходов воды рек бассейна Амура по узлам слияния при отсутствии данных гидрометрических наблюдений. Предлагаемое решение основано на учете соотношения площадей водосборов каждого из трех речных створов каждого узла слияния при предположении о достаточно высокой степени синхронности изменения во времени всех трех расходов воды и величины боковой приточности. При этом исследована зависимость точности расчета от продолжительности интервала осреднения и размеров оцениваемого притока.
Ключевые слова: годовой сток, сезонный сток, расчеты стока.
Введение. Амур — одна из крупнейших рек Северо-Восточной Азии. Его бассейн расположен на территории России, Китая и Монголии. Площадь российской части бассейна Амура составляет 1003 тыс. км2, 820 тыс. км2 приходится на территорию Китая и 32 тыс. км2 — Монголии. Государственная граница между Россией и Китаем на протяжении 1860 км проходит по Амуру [1]. Международный статус Амура существенно осложняет экономически эффективное и экологически безопасное использование его водных ресурсов. Несогласованность регулирования стока притоков Амура, недопустимо высокие осуществляемые и планируемые заборы воды и объемы переброски стока, опасное загрязнение речных вод, хозяйственное освоение территории бассейна и строительство различных гидротехнических сооружений, прежде всего на китайской территории, приводят к негативному изменению гидрологического режима реки и ее притоков во все возрастающем масштабе [2, 4]. В этих условиях научное обоснование решений по использованию и охране речных вод приобретает особую актуальность. Однако для столь обширной и разнообразной по природным условиям территории характерна очень низкая степень гидрологической изученности, что затрудняет определение даже такой важнейшей гидрологической характеристики, как текущая водность рек. В настоящее время в бассейне Амура действует всего 288 гидрологических постов, причем, только на 60% из них определяются ежедневные расходы воды. Ситуация осложняется отсутствием обмена гидрологической информацией с Китаем [5].
Постановка проблемы. Рассматривается оценка расходов воды рек бассейна Амура при отсутствии
данных гидрометрических наблюдений. Предлагаемый подход основан на уравнении руслового водного баланса для узлов слияния рек.
Обозначим через Q1 и Q2 расходы воды на основной реке и ее притоке в створах выше узла слияния, а через Q3 — расход воды на основной реке ниже узла слияния. Первая задача состоит в определении неизвестного расхода воды Q2 по известным значениям Q1 и Q3, вторая задача — в определении Q3 по известным значениям Q1 и Q2. При этом речь идет о расходах воды, осредненных за некоторый интервал времени (сутки, пентада, декада, месяц, сезон, год). Боковая приточность на участках рек между створами затрудняет использование простейшей оценки Q2 в виде разности Q3 - Q1 при решении первой задачи и оценки расхода Q3 в виде суммы Q1 + Q2 при решении второй задачи. В связи с этим предлагается решение, основанное на учете соотношения площадей водосборов каждого из трех речных створов в предположении достаточно высокой степени синхронности изменения во времени всех трех расходов воды и величины боковой приточности.
Водный режим рек бассейна Амура характеризуется прохождением дождевых паводков в теплую часть года, относительно невысоким половодьем и устойчивой зимней меженью либо прекращением стока вследствие перемерзания. За пределами зимней межени при малой продолжительности интервала осреднения решение обеих задач может быть затруднено трансформацией волн половодий и паводков при прохождении узла слияния. При осреднении расходов воды за достаточно продолжительный интервал времени эта проблема снимается [6]. Следовательно,
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра гидрологии суши, профессор, докт. геогр. н.; e-mail: khristoforov_a@mail.ru
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра гидрологии суши, канд. геогр. н.; e-mail: yuminanm@mail.ru
3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра гидрологии суши, студентка; e-mail: pobel@mail.ru
4 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра гидрологии суши, аспирант; e-mail: verunshik-house@mail.ru
возникает необходимость исследовать зависимость точности расчета от продолжительности интервала осреднения. Относительная погрешность определения расхода притока 02 будет тем меньше, чем выше вклад этого притока в расход воды 03 в створе ниже узла слияния. Поэтому для решения первой задачи необходимо дополнительно исследовать точность предлагаемой методики расчета в зависимости от размеров оцениваемого притока.
Материалы и методы исследования. Для решения поставленных задач использованы данные многолетних наблюдений за ежедневными расходами воды с начала наблюдений по 2008 г. по 48 гидрометрическим постам. Продолжительность наблюдений варьирует от 24 до 62 лет. Средняя продолжительность составляет 42 года. Данные с этих 48 постов позволяли описать фактическое соотношение между расходами воды 01, 02 и 03 в 16 узлах слияния. В бассейне Верхнего Амура отобрано 7 узлов слияния (на реках Та-лангуй, Унда, Джила, Ингода, Аленгуй, Онон, Шилка, Ульдурга, Нерча, Могоча, Амазар), из них 6 расположены в бассейне Шилки и один на р. Амазар, впадающей непосредственно в Амур. Лишь 2 узла слияния рассмотрено в бассейне Нижнего Амура (без учета бассейна Уссури) — на реках Бира (слияние Сутара и Кульдур), Нимелен, Амгунь. Такая ограниченность связана в первую очередь с очень низкой плотностью гидрометрической сети. К тому же в этой части водосбора Амура крайне низка доля стоковых постов — больше чем на половине действующих постов осуществляется наблюдение только за изменением уровней.
На Среднем Амуре в бассейнах Зеи и Буреи вообще не удалось подыскать подходящие узлы слияний, поскольку на главных реках стоковые посты есть лишь в самых верховьях и вблизи впадения в Амур. В бассейне Уссури исследовано 7 узлов слияния (на реках Арсеньевка, Павловка, Уссури, Муравейка, Абрамовка, Илистая, Маревка, Б. Уссурка, Ореховка, Малиновка, Матай, Хор). Все узлы слияния подобраны таким образом, чтобы доля площади притока (на гидрометрическом посту) от общей площади водосбора на нижнем посту составляла от 5 до 50%. Площадь водосборов рассматриваемых речных створов варьирует от 2 (реки Илистая, Абрамовка, Муравейка и Арсеньевка) до 95 тыс. км2 (р. Онон при слиянии с р. Ингода).
Определение одного из расходов воды 01, 02 и 03 на основе информации об изменении во времени двух других с помощью различных моделей движения воды по руслу и трансформации водного стока в узлах слияния рек, как правило, приводит к неудовлетворительным результатам [3]. В связи с этим в основу расчетов положено простейшее уравнение водного баланса для узла слияния.
В случае, когда водосборы всех трех рассматриваемых створов и боковая приточность на участках между ними имеют одинаковый средний модуль стока за расчетный интервал времени, уравнение водного баланса позволяет получить простейший вариант решения обеих задач.
Решение первой задачи определяется уравнением
& = — ^з
А3 А,
(вэ - в,),
(1)
где А1, А2 и А3 — площади водосборов, соответствующих речным створам с расходами воды 01, 02 и 03. Решение второй задачи определяется уравнением
вэ =
А1 + А2
(в, + в 2 ) -
(2)
Отсутствие пространственной изменчивости модуля стока в пределах всего водосбора замыкающего створа предполагает однородность условий формирования речного стока и возможно при достаточно небольшой площади водосбора А3.
Более общей является ситуация, при которой модуль стока изменяется в пространстве, однако, благодаря достаточной однородности климатических условий колебания его значений во времени синхронны в пределах всей территории водосбора. В этом случае решение первой задачи можно определять по уравнению
02 = а1 (03 - 01) + Ьх,
(3)
а решение второй задачи — уравнением
03 = а2 (01 + 02) + Ь2, (4)
где а и Ь — параметры зависимости, оцениваемые по методу наименьших квадратов [6, 7]. Уравнения (3) и (4) — более общие, их можно применять при достаточно большой площади А3. Однако входящие в них параметры требуют оценки на основе данных многолетних гидрометрических наблюдений. Точность расчетов по всем рассматриваемым уравнениям определяется коэффициентом корреляции Я между фактическими и рассчитанными значениями расходов воды 02 при решении первой задачи и расходов 03 при решении второй задачи. Определяющее эффективность расчета отношение средней квадратической погрешности расчета (6) и временной изменчивости рассчитываемой
величины (о) приблизительно равно Б/о = V, - Я2 [7]. В гидрологических прогнозах методика расчета считается удовлетворительной, если 6/о<0,8, что соответствует Я > 0,6. Методика расчета считается хорошей, если 6/о<0,6, что соответствует Я > 0,8 [6].
Результаты и их обсуждение. Статистический анализ данных многолетних наблюдений. Для каждого из 16 узлов слияния по данным многолетних наблюдений методом наименьших квадратов определены значения величин, входящих в уравнения (3) и (4). Эти величины оценивались при разных интервалах осреднения расходов воды во времени (год, сезон, месяц, декада и пентада). При этом зимний период в основном исключен из расчетов из-за перемерзания малых рек. Для каждого узла слияния и варианта осреднения помимо оценки параметров а и Ь в уравнениях (3) и (4) определены коэффициенты корреляции Я и значения 6/о (таблица).
Значения погрешности (S/a) и точности (R) расчета стока некоторых рек в бассейне Амура при решении первой и второй задач
для различных интервалов осреднения
Узел слияния рек Интервал осреднения
пентада декада месяц зима весна лето осень год
Для первой задачи
Уссури—Павловка S/a 0,35—1,00 0,30—0,80 0,25—0,80 0,75 0,28 0,33 0,45 0,32
R — — — 0,66 0,96 0,94 0,89 0,95
Уссури—Арсеньевка S/a — — 0,32—1,20 0,55 0,51 0,45 0,36 0,42
R — — — 0,84 0,86 0,89 0,93 0,91
Амгунь—Нимелен S/a — — 0,30—1,06 1,18 0,55 0,66 0,63 0,59
R — — — — 0,84 0,75 0,78 0,81
Бира—Кульдур S/a — — 0,32—1,00 0,73 0,6 0,36 0,63 0,42
R — — — 0,68 0,80 0,93 0,78 0,91
Унда—Талашуй S/a — 0,80—1,40 0,60—0,80 — 0,65 0,46 0,57 0,47
R — — — — 0,76 0,89 0,82 0,88
Шилка—Ингода S/a — — 0,35—1,20 — 0,85 0,58 0,87 0,66
R — — — — 0,53 0,81 0,49 0,75
Для второй задачи
Уссури—Павловка S/a 0,20—0,45 0,20—0,50 0,12—0,47 0,38 0,16 0,14 0,19 0,17
R — — — 0,92 0,99 0,99 0,98 0,99
Уссури—Арсеньевка S/a — — 0,20—0,64 0,33 0,23 0,28 0,17 0,25
R — — — 0,94 0,97 0,96 0,99 0,97
Амгунь—Нимелен S/a — — 0,20—0,55 0,59 0,23 0,27 0,29 0,24
R — — — 0,81 0,97 0,96 0,96 0,97
Бира—Кульдур S/a — — 0,20—0,71 0,45 0,32 0,19 0,29 0,2
R — — — 0,89 0,95 0,98 0,96 0,98
Унда—Талангуй S/a — 0,80—1,60 0,40—0,65 — 0,46 0,27 0,51 0,35
R — — — — 0,89 0,96 0,86 0,94
Шилка—Ингода S/a — — 0,20—0,86 — 0,48 0,25 0,3 0,27
R — — — — 0,88 0,97 0,95 0,96
При расчетах стока воды притоков и стока ниже узла слияния при годовом разрезе получены наименьшие погрешности, причем наибольшие из них возникли при расчетах годового стока в узле слияния рек Ингода и Аленгуй в бассейне Верхнего Амура (5/а~0,8 для первой задачи). Это связано с тем, что р. Аленгуй (с. Елизаветино) сформировала 13% водного стока на 12% площади бассейна р. Ингода (ст. Тарская), при этом доля неучтенного бокового стока здесь составляет лишь 6%. Построенная по уравнению (3) зависимость стока р. Аленгуй от разности величин стока на верхнем и нижнем постах р. Ингода ненадежна (коэффициент корреляции R=0,62).
Бассейн Уссури в отличие от бассейна Верхнего Амура более однороден в орографическом и климатическом отношении, поэтому расчеты годового стока в целом для него характеризуются меньшими погрешностями (6/о<0,4). Однако в узле слияния рек Илистая и Абрамовка при решении первой задачи появляются более высокие значения погрешности (6/о = 0,6). Поскольку р. Абрамовка протекает в условиях Приханкай-ской низменности, в ее водном режиме часто бывает выражена летне-осенняя межень, как у равнинной реки в лесостепной зоне. На р. Илистая, напротив, в силу ее гористого водосбора муссонные дожди всегда проявляются в виде паводков. Отличия в водности
летнего сезона создают условия для асинхронности стока этих сливающихся рек.
Точность расчетов стока рек в бассейне Нижнего Амура в целом удовлетворительная. Например, для узла слияния рек Сутара и Кульдур, характеризующихся почти одинаковой водоносностью при разной площади водосборов, при решении первой задачи 6/о = 0,4.
При сезонном осреднении погрешности расчетов стока рек в бассейне Амура становятся больше (таблица). Расчеты выполнены отдельно для всех сезонов года: весеннего (апрель—май), летнего (июнь—сентябрь), осеннего (октябрь—ноябрь) и зимнего (декабрь— март). Большая часть стока рек Амурского бассейна проходит в период с апреля по сентябрь, на остальные месяцы приходится в среднем 15% годового объема стока [5]. В зимний сезон точность расчетов стока на основе руслового баланса самая низкая из-за множества факторов, влияющих на формирование стока в холодный период.
В бассейне Верхнего Амура большая часть малых и средних рек перемерзает в течение большей части этого периода. Сток фиксируется лишь на таких крупных реках, как Ингода, Онон и Шилка. Точность гидрометрических измерений в это время достаточно низкая из-за влияния мощного ледяного покрова, зашуго-ванности русла, малой скорости течения. В узле слияния Онона и Ингоды погрешность расчетов зимнего стока неудовлетворительна (6/о>0,8), т.е. применение этого метода для оценки стока нецелесообразно.
Аналогичная ситуация складывается в бассейне Нижнего Амура для узлов слияния р. Амгунь с р. Ни-мелен и р. Сутара с р. Кульдур. В бассейне Уссури удовлетворительная точность расчетов зимнего стока при решении первой задачи характерна лишь для узлов слияния рек Арсеньевка и Муравейка, а также рек Уссури и Арсеньевка (6/о = 0,5^0,6). Для других трех узлов удовлетворительны расчеты стока главной реки выше узла слияния, если исходить из разности стока ниже слияния и стока меньшего притока. В узле слияния рек Хор и Матай величины зимнего стока почти статистически не связаны (коэффициент корреляции между ними около 0,4), в частности из-за очень малой доли стока Матая (1%), поэтому оценка стока таким методом вообще нецелесообразна.
При оценке зимнего стока ниже узла слияния (вторая задача) точность расчетов для большинства рассмотренных неперемерзающих рек бывает, как правило, достаточная (6/о = 0,4^0,6). Однако возникают большие погрешности при оценке стока в узле слияния рек Хор и Шилка из-за влияния локальных факторов (наличие мерзлых пород, перемерзание на перекатах и др.). Для остальных сезонов года точность расчетов стока относительно удовлетворительна.
Для летнего сезона погрешность расчетов (6/о) почти не превышает 0,6 как в верховьях бассейна Амура, так и в бассейне Уссури. При этом в бассейне Уссури погрешность расчетов почти не зависит от сезона и его продолжительности; полученная точность
в целом одинакова. В верховьях Амура наибольшая точность достигается для расчетов стока за июнь— сентябрь. Увеличение погрешности в весенний и осенний сезоны можно объяснить влиянием неодновременного вскрытия и замерзания рек, локальных особенностей прохождения половодья весной и истощения стока осенью. В весенний период становятся неудовлетворительными (6/о>0,8) расчеты стока для р. Маревка, а для Ингоды и Онона весенний сток можно рассчитывать только по данным с постов, близлежащих к узлу слияния.
Также невозможно балансовым методом оценить сезонный сток Ульдурги по стоку Нерчи и сток Ама-зара выше узла слияния с Могочей, что связано с неодновременностью снеготаяния и прохождения волны половодья на этих реках. В летний период для рек бассейна Уссури характерна высокая точность расчетов стока первой задачи на всех узлах слияния, при этом самая большая погрешность получается при расчете стока Абрамовки. В осенний период воднобалан-совая оценка стока при решении первой задачи невозможна для тех же узлов слияния, что и весной. Для теплых сезонов года (весна, лето, осень) точность расчетов стока в замыкающем створе узла слияния (вторая задача) всегда удовлетворительная, т.е. 6/о<0,5.
Для менее длительных интервалов осреднения (месяц, декада, пентада) уравнение водного баланса в узле слияния рек приобретает уже значимую составляющую изменения русловых запасов воды. Поэтому для небольших периодов осреднения особую роль приобретает влияние времени руслового добегания стока. При месячном интервале осреднения точность расчетов стока, особенно для летнего сезона остается удовлетворительной, даже несмотря на паводочный характер водного режима рек. Паводки проходят на сливающихся реках относительно синхронно, поэтому между величинами среднемесячных расходов воды обнаруживается достаточно тесная связь. Тем не менее погрешность расчетов в целом выше, чем при сезонном интервале осреднения стока в узле слияния. Кроме того, также при месячном осреднении возникают случаи резкого увеличения погрешности расчетов, что связано с влиянием времени добегания. При прохождении высокой паводочной волны, существенно влияющей на среднемесячное значение расхода воды, на притоках в последних числах месяца на главной реке основной сток этого паводка может наблюдаться уже в первых числах следующего месяца. В результате нарушается теснота связи стока притока от стока на главной реке, что влечет за собой увеличение погрешности расчета.
Еще сильнее влияют время добегания паводков и календарная нестыковка стока на уровне декадного осреднения расходов воды. Когда до нижнего створа паводочная волна еще не дошла, разница стока на нижнем и верхнем постах может принимать отрицательное значение. В этом случае расчеты становятся неудовлетворительными (6/о> 0,8^1,0) и нецелесообразными. Однако заметим, что при прохождении не-
высоких и достаточно продолжительных паводков на стыке календарных отрезков времени осредненный за декаду сток сливающихся рек имеет довольно тесную линейную зависимость. Для уровня пентад точность расчетов стока при решении первой задачи еще ниже (таблица). При этом снижается вероятность прохождения высокого паводка (точнее его максимального расхода) именно в этот отрезок времени, поэтому погрешность расчетов (S/a) в отдельные пен-тады может быть даже ниже, чем в соответствующие им декады и даже месяцы.
Таким образом, с уменьшением интервала осреднения увеличивается погрешность расчетов стока, при этом на уровне декад часто уже теряется смысл расчетов. На уровне месяца и меньших периодов осреднения применение метода руслового баланса без учета изменения русловых запасов становится не вполне корректным и влечет за собой резкое снижение точности. В построенных зависимостях это проявляется в наличии отскакивающих точек, соответствующих несовпадению по времени прохождения максимальных расходов воды высоких паводков в створах сливающихся рек и в створе ниже узла слияния.
Помимо анализа зависимости погрешности расчетов от интервала осреднения проанализирована зависимость погрешности расчета водности притока (первая задача) от относительного размера его площади (доля площади притока от общей площади узла слияния) (рисунок). На рисунке видно, что эту зависимость можно описать степенной функцией с значениями коэффициента корреляции, равными 0,77 и 0,83, причем с увеличением вклада площади бассейна притока в общую площадь узла слияния рек погрешность расчетов стока уменьшается. Как уже отмечалось, при расчетах стока притока по первой задаче для бассейна Уссури получается меньшая погрешность, чем для Верхнего Амура.
При расчетах стока в исследуемых узлах слияния рек бассейна Амура по воднобалансовым уравнениям (3) и (4) методом наименьших квадратов оценивались параметры a и b. Поскольку в большинстве случаев величина рассчитанных параметров b1 и b2 статистически незначима, т.е. не выходит за пределы вероятности ошибки их статистического оценивания, в расчетах стока рек по имеющимся рядам оценивался только параметр а, свободным членом b пренебрегали [7]. Например, точность расчета годового стока Ингоды выше узла слияния в зависимости от разности стока Ингоды на нижнем посту и стока Аленгуя по уравнению (3) при b = 0 хорошая (R = 0,93, S/a = 0,37). Однако в случае, когда свободный член b в уравнениях (3) и (4) для некоторых узлов слияния становится статистически значимым, т.е. отличным от нуля, его неучет приводит к потере точности расчета. Например, на участке р. Нерча от с. Кыкер до г. Нерчинск перераспределение поверхностного и подземного стоков вызывает небольшое увеличение расхода воды и как следствие появление относительно значимого свободного члена b в линейном уравнении (3) (R = 0,80
Зависимость погрешности расчета годового стока притока (S/a) от доли площади его бассейна: а — для бассейна Верхнего Амура; б — для бассейна Уссури
при b = 0; R = 0,86 при b Ф 0). Кроме того, при сезонном интервале осреднения для повышения точности расчетов зимнего стока балансовым методом необходимо учитывать свободный член b в уравнении (3), хотя даже это несильно влияет на общее отсутствие тесной связи между величиной стока притока и разницей стока главной реки.
При расчетах годового стока по уравнениям (1) и (2) с использованием теоретических коэффициентов, вычисленных по соотношению площадей водосборов рек исходя из предположения о равенстве модулей стока
А.3 А-2 +
получены следующие результаты. Удовлетворительными можно считать расчеты стока в бассейне Нижнего Амура, при этом для ряда узлов в бассейне Верхнего Амура и Уссури расчет стока ряда притоков становится слишком низкого качества. В бассейне Уссури малоцелесообразны расчеты для узла слияния рек Илистая и Абрамовка (6/о>0,6), стока Маревки по стоку Б. Уссурки (Б/о>0,9), а также для узла слияния Малиновки и Ореховки (Б/о> 1 при расчетах стока Ореховки, 6/а>0,8 при расчетах стока на верхнем
посту на р. Малиновка). Неточность расчетов вызвана значительными отличиями в модулях стока.
Резкое неравенство модулей стока для бассейнов Б. Уссурки и Маревки можно объяснить разными условиями формирования стока в горных и предгорных ландшафтах (средняя высота водосбора Маревки около 200 м, Б. Уссурки в с. Рощино — 685 м). В узле слияния Малиновки и Ореховки учтенный сток поступает только с 36% общей площади водосбора. Поэтому при экстраполяции больших значений модуля стока, формирующихся в наиболее высоких частях водосборов, получаются огромные невязки стока. Для бассейна Шилки неудовлетворительны расчеты стока по теоретическим коэффициентам в узлах слияния Нерчи и Ульдурги, Джилы и Ингоды, а также Ингоды и Аленгуя. Для первых двух узлов характерно сильное отличие величин модуля стока рек.
Сравнение параметра а в уравнениях (3) и (4), рассчитанного методом наименьших квадратов, и теоретического параметра а* из уравнений (1) и (2), полученного по соотношению площадей, показало очень тесную связь этих величин при расчетах годового и сезонного стока: г (и, a*) = 0,95^0,99 для бассейна Верхнего Амура и г (и, a*) = 0,96^0,98 для бассейна Уссури.
Таким образом, полученное пространственное обобщение показало близость уравнений линейной регрессии (3) и (4) и теоретических уравнений (1) и (2). Для узлов слияния, реки которых характеризуются одинаковыми значениями модуля стока (например, Унда и Талангуй, Амгунь и Нимелен, Павловка и Уссури), сравнили полученные с помощью теоретических уравнений (1) и (2) расходы воды с фактическими данными наблюдений. В результате обнаружена тесная связь между ними — значения коэффициента корреляции R варьируют от 0,83 до 0,98, что свидетельствует об оправданности использования теоретических уравнений (1) и (2), учитывающих площади водосборов сливающихся рек, для расчетов годового стока неизученных рек в узлах слияния с одинаковыми значениями модуля стока. При этом расчеты стока в замыкающем створе (вторая задача) наиболее точны.
Заключение. Точность расчетов стока в узлах слияния рек зависит не только от доли изученного стока и интервала осреднения, но и от местоположения водосбора. Так, для бассейна Верхнего Амура погрешность
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вода России. Речные бассейны / Под ред. А.М. Черняева. Екатеринбург: АКВА-ПРЕСС, 2000. 536 с.
2. Водные ресурсы России и их использование / Под ред. И.А. Шикломанова. СПб.: ГГИ, 2008. 600 с.
3. Кучмент Л.С. Математическое моделирование речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 191 с.
4. Махинов А.Н. Изменение гидрологического режима реки Амур и его экологические последствия // Мат-лы Междунар. конф. "Состояние и перспективы российско-китайского сотрудничества в области охраны окружающей среды и управления водными ресурсами". М.: Изд-во МПР России, 2007. С. 76—98.
расчетов стока в среднем выше, чем для бассейна Нижнего Амура и бассейна Уссури. Это объясняется большей неоднородностью района Верхнего Амура и контрастностью условий формирования стока. Изменение погрешности расчетов стока в зависимости от вклада притока в сток основной реки ниже узла слияния описывается экспоненциальной зависимостью. Наибольшая точность расчетов достигается для годовых расходов и средних за сезоны (весенний, летний, осенний).
Для зимнего периода для неперемерзающих рек фиксируются самые большие погрешности расчетов стока, для ряда узлов слияния расчеты становятся даже нецелесообразны. Это вызвано тем, что зимний сток затрачивается на ледо- и наледеобразование, сложностью измерения стока, недоучетом подрусловой составляющей. Наименьшая погрешность расчетов связана с определением летнего стока рек в узлах слияния. При расчетах стока за меньшие временные интервалы (месяц, декада, пентада) наибольшую роль приобретает неучтенная составляющая руслового баланса — изменение русловых запасов воды и трансформация паводочных волн на участке слияния рек. Высокие погрешности расчетов возникают при прохождении высоких паводков на стыке сезонных отрезков времени.
Исследование возможности учета площади притока для расчета его стока при наличии наблюдений в двух других створах узла слияния показало, что метод в целом дает удовлетворительную точность расчетов при условии равенства значений модуля стока сливающихся рек. В противном случае, когда априорное условие равенства значений модуля стока совершенно не соблюдается, например, при слиянии горных и равнинных рек (слияние рек Илистая и Абра-мовка, Б. Уссурка и Маревка), расчеты стока притока по площадному уравнению (1) не дают удовлетворительных результатов.
Таким образом, в условиях формирования однородного по модулю стока уравнения (1) и (2) можно использовать для расчета неизученного стока в узле слияния двух рек. При этом уравнения (3) и (4) являются вспомогательными, они необходимы для статистического обоснования практического применения уравнений (1) и (2).
5. Мордовин А.М. Годовой и сезонный сток рек бассейна Амура. Хабаровск: Институт водных и экологических проблем ХНЦ ДВО РАН, 1996. 72 с.
6. Руководство по гидрологическим прогнозам. Вып. 2. Краткосрочный прогноз расхода и уровня воды на реках. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 245 с.
7. Христофоров А.В. Надежность расчетов речного стока. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. 166 с.
Поступила в редакцию 19.01.2012
A.V. Khristoforov, N.M. Yumina, P.A. Belyakova, V.V. Nosan EVALUATION OF RIVER DISCHARGE IN THE AMUR RIVER BASIN
International status of the Amur River (the basin lies within the territories of Russia, China and Mongolia) considerably complicates the economically efficient and ecologically safe use of its water resources. The problem of water discharge evaluation at the confluences of the Amur River basin watercourses in the absence of hydrometric observation data is discussed. It is suggested to consider the ratio of drainage basin areas of each of three river section at each confluence on the assumption of rather synchronous changes of their water discharges and the amount of side inflow. The dependence of calculation accuracy on the duration of averaging time interval and the size of evaluated tributary is also studied.
Key words: annual discharge, seasonal discharge, discharge calculations.
