CC BY
21НАУКИ О ЗЕМЛЕ
ИЗУЧЕНИЕ МИНИМАЛЬНОГО СТОКА МАЛЫХ И СРЕДНИХ РЕК КАК ЗНАЧИМОГО ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО ПОКАЗАТЕЛЯ (НА ПРИМЕРЕ Р.ЧЕРМАСАН)
Лешан Ирина Юрьевна
старший преподаватель Башкирский государственный университет
Уфа
Аннотация. В статье рассмотрена динамика изменения минимального стока р.Чермасан в летне-осеннюю и зимнюю межень при использовании метода 5-ти летних скользящих средних суточных минимальных расходов, 5-ти летних скользящих средних 30-суточных минимальных расходов воды и метода нарастающих сумм.
Annotation. The article examines the dynamics of changes in the minimum runoff of the Chermasan river in the summer-autumn and winter low-water periods when using the method of 5-year moving averages of daily minimum flows, 5-year moving averages of 30-day minimum water flows and the method of increasing amounts.
Ключевые слова: минимальный сток, р. Чермасан, 5-ти летние скользящие средних суточных и средних 30-суточных минимальных расходов, метод нарастающих сумм.
Key words: minimum runoff, Chermasan r., 5-year moving averages of daily and 30-day minimum expenses, the method of accrual.
Введение
Река Чермасан берет свое начало на восточном склоне Бугульминско-Белебеевской возвышенности и впадает в р. Белую в 13,5 км северо-западнее устья р. Кармасан около с. Старобаскаково Республики Башкортостан. Длина реки 186 км, площадь водосборного бассейна 3970 км2, среднегодовой расход воды 8,06 м3/с, средняя скорость течения 0,3 - 0,7 м/с, ширина русла колеблется от 5 до 20 м, глубина реки на перекатах составляет 0,2 - 0,5 м, на плёсах - 1 - 2 м. Средний уклон реки 0,3 - 0,6 м на 1 км. Питание реки смешанное: снеговое, дождевое и грунтовыми водами. Преимущество имеет снеговое питание, 19% которого составляют сток весеннего половодья [2].
Количественная оценка минимального стока представляет собой актуальную задачу, так как наименьшие расходы воды в реках лимитируют возможности использования водных ресурсов поверхностных вод.
Методика исследования
Для изучения минимального стока зимней и летне-осенней межени был выбран гидрологический пост на реке Чермасан-д. Новоюмраново. При анализе динамики минимального стока были рассмотрены метод пятилетних скользящих средних суточных, 30-ти суточных минимальных расходов воды летней-осенней межени и метод нарастающих сумм. В ходе исследования были использованы фондовые материалы ФГБУ «Башкирское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» с 1950 по 2017 гг.
Обсуждение результатов
Зимняя межень устанавливается в среднем во второй половине ноября. Начало ее определяется сроками появления ледяных образований, а при наличии осенних дождевых паводков в предзимний период сроками их окончания. Продолжительность межени составляет 140-160 дней. Средний расход воды в зимнюю межень примерно в 1,5 раза превышает величину суточного минимума (исключая перемерзающие реки).
По изменению 5-ти летних скользящих средних по суточным минимальным расходам воды зимней межени по р. Чермасан - д. Новоюмраново прослеживается два периода: первый период наблюдается до 1985 года, когда показатели расходов воды зимней межени были в пределах от 0 до 1,5 м3/с; второй период длится с середины 1980 -х гг. по настоящее время, когда показатели расходов воды зимней межени варьируют от 0 до 5,5 м3/с с некоторым уменьшением в середине 2000-х гг.. Линейный тренд на графике (У=0,0363х+0,2573; R2=0,2705) свидетельствует об увеличении минимальных суточных расходов воды зимней межени на реке (рис. 1).
Рис. 1. Пятилетние скользящие средние по суточным минимальным расходам воды зимней межени
по р. Чермасан - д. Новоюмраново
По динамике 5-ти летних скользящих средних по 30-суточным минимальным расходам воды зимней межени по р. Чермасан - д. Новоюмраново аналогично вышесказанному выделяется два периода. В первом показатели расходов воды зимней межени колеблются до 1,5 м3/с; во втором - до 6,0 м3/с. Линейный тренд на графике (у=0,0363х+0,3883; Я2=0,2398) свидетельствует об увеличении минимальных 30-суточных расходов воды зимней межени на рассматриваемом посту (рис. 2).
Рис. 2. Пятилетние скользящие средние по 30-суточным минимальным расходам воды зимней межени
по р. Чермасан - д. Новоюмраново
Для анализа изменения тенденции был применен метод нарастающих сумм для 30-ти суточных минимальных расходов воды зимней межени. Если на графике наблюдается резкое изменение крутизны можно говорить о начале изменения речного стока в зависимости от влияния хозяйственной деятельности на водосборе [3, 6].
По графику нарастающих сумм 30-ти суточных минимальных расходов воды зимней межени с 19641965 годов наблюдается уменьшение, а с 1999 года наблюдается тенденция увеличения (рис.3). Кроме того график нарастающих сумм с 1980-х гг. преломляется в сторону повышения значений, что говорит об увеличении минимальных расходов воды.
При изучении минимальных суточных расходов воды за зимний период различной обеспеченности по исследуемой реке выявляется уменьшение расхода при увеличении процента обеспеченности. При 50 % обеспеченности значение расхода составляет 1,17 м3/с, при 98% - 0,08 м3/с.
Летне-осенняя межень обычно наступает в середине июня и заканчивается в октябре. Средняя продолжительность межени изменяется от 140-150 дней в лесостепных районах до 60-70 дней на севере равнинной территории и в горах. По годам она колеблется соответственно от 100-120 до 180 и от 10-20 до 100-130 дней. В целом продолжительность летне-осенней межени находится в обратной зависимости от высоты водосборов и от общей водности рек. Летом водность рек обычно больше зимней. В формировании летне-осеннего минимального стока участвуют жидкие осадки, которые выпадают в летне-осенний период.
Рис. 3. Нарастающие суммы 30-ти суточных минимальных расходов воды зимней межени
Чермасан - с. Новоюмраново
При анализе 5-ти летних скользящих средних по суточным минимальным расходам воды летне-осенней межени прослеживается два периода. Первый из них наблюдается до середины 1980-х гг., когда показатели расходов воды были в пределах от 0,1 до 2,5 м3/с; второй период длится с середины 1980-х гг. по настоящее время с некоторым колебанием, показатели расходов варьируют от 1,1 до 7,2 м3/с. Линейный тренд на графике (у=0,0484х+0,6245; R2=0,3916) свидетельствует об увеличении минимальных суточных расходов воды летне-осенней межени (рис. 4).
Рис. 4. Пятилетние скользящие средние по суточным минимальным расходам воды летне-осенней
межени по р. Чермасан - д. Новоюмраново
По изменению 5-ти летних скользящих средних по 30-суточным минимальным расходам воды летне-осенней межени также выявляется два периода: в первом показатели расходов находятся в пределах от 0,5 до 4,9 м3/с; во втором - варьируют от 1,0 до 8,2 м3/с. Линейный тренд на графике (у=0,0356х+1,5863;
Рис. 5. Пятилетние скользящие средние по 30-суточным минимальным расходам воды летне-осенней
межени по р. Чермасан - д. Новоюмраново
При изучении нарастающих сумм 30-ти суточных минимальных расходов воды летне-осенней межени на рассматриваемом гидропосту с 1970 по 1999 г. наблюдается уменьшение, с 2000-х гг. прослеживается увеличение минимальных расходов воды.
В практике водохозяйственного проектирования основными расчетными характеристиками минимального стока являются минимальные суточные и 30-ти суточные расходы воды расчетной вероятности ежегодного превышения (обеспеченности) в основном в диапазоне 75-97 % [5]. Большое значение минимальный сток за летне-осеннюю межень имеет для орошения, на которое расходуется до 75 % всех потребляемых вод.
При изучении минимальных суточных расходов воды за летне-осенний период различной обеспеченности по рассматриваемой реке выявляется уменьшение расхода при увеличении процента обеспеченности. Так, при 50 % обеспеченности значение расхода составляет 1,15 м3/с, при 98% - 0,24 м3/с.
Выводы
На основании анализа минимальных 30-ти суточных и суточных расходов воды летне-осенней и зимней межени можно выделить 2 этапа:
1. до середины 1980-х годов наблюдается период без значительных изменений минимальных расходов воды межени;
2. после 1980-х годов происходит увеличение минимальных расходов воды меженного периода.
Данную закономерность можно связать с метеорологическими факторами. В работах профессора
А.М. Гареева отмечается, что тенденция в изменениях климатических условий наблюдаются со второй половины 70-х - начала 80-х гг. ХХ в. [1]. Кроме того происходит повсеместное увеличение сумм зимних атмосферных осадков [4].
Тенденция увеличения минимальных суточных и 30-ти суточных расходов воды меженного периода является благоприятным явлением. Это в первую очередь связано с тем, что минимальные расходы необходимы для обеспечения водой промышленных предприятий, водоснабжения, увеличения самоочищающей способности рек. Для малых и средних рек усиление роли питания подземных вод в меженный период дает возможность поддерживать уровень воды.
Список литературы
1. Аминева Г.Г., Гареев А.М. Общие характеристики изменения основных составляющих водного баланса речных водосборов на примере территории Республики Башкортостан // Фундаментальные и прикладные исследования в гидрометеорологии, водном хозяйстве и геоэкологии. Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции, посвященной Международному Дню воды, 100-летию Республики Башкортостан и 110-летию Башкирского государственного университета. Башкирский государственный университет. - 2019. - С. 9-15.
2. Гареев А. М. Реки, озера и болотные комплексы Республики Башкортостан. - Уфа: Гилем, 2012. -248 с.
3. Гареев А. М., Зайцев П.Н. Многолетняя динамика изменчивости водных ресурсов в пределах Башкирского Предуралья: монография. - Уфа: РИЦ БашГУ, 2015. - 128 с.
4. Гареев А.М., Галимова Р.Г., Миннегалиев А.О. Некоторые характеристики изменения стокоформирующих факторов на фоне глобальных изменений климатических условий (на примере лесостепного Предуралья) // Вестник Башкирского университета. 2013. Т. 18. № 4. - С. 1095-1098.
5. Георгиевский В.Ю. Научно-прикладной справочник основные гидрологические характеристики рек бассейна Камы. - Л.: Под редакцией В.Ю. Георгиевского, 2015. - 236 с.
6. Лешан И.Ю. Современное состояние гидрологического режима р. Усень // Геосфера: сборник научных статей студентов, магистрантов и аспирантов географического факультета. Вып. 10 / отв. Ред. А.Ф. Нигматуллин. - Уфа: БашГУ, 2017. - С. 174-175.
