CC BY
48УДК 910.3:556 (477.75)
ОБОБЩЕНИЕ НАБЛЮДАЕМЫХ НА РЕКАХ КРЫМА МАКСИМУМОВ И МИНИМУМОВ ГОДОВОГО СТОКА
Тимченко З.В.
В результате обобщения данных наблюдений на реках Крыма получены соотношения для расчёта модулей максимального и минимального годового стока. Ключевые слова: годовой сток, модуль стока
При наличии рядов гидрологических наблюдений среднегодовых расходов воды на реках легко выявляются годы, которым соответствую максимальные и минимальные среднегодовые расходы, т.е. годы максимальной и минимальной водности рек. Однако возникает задача определения возможных максимальных и минимальных среднегодовых расходов воды на реках при отсутствии гидрологических наблюдений.
Эта задача может быть решена с помощью обобщения данных рек, на которых проводились гидрологические наблюдения. Анализ минимальных и максимальных среднегодовых расходов проводился для горных рек Армении [1]. В Крыму насчитывается 1657 рек, ручьёв и балок. Сейчас на них действует 34 гидропоста. В разное время был 191 гидропост. С учётом общего количества лет наблюдений и времени действия постов в качестве исходных данных для обобщения использовать данные 53-х рек: 18 рек ЮБК, 19 рек северо-западных склонов Главной гряды Крымских гор и 16 рек северных и северо-восточных склонов Главной гряды Крымских гор. Эти данные представлены в табл. 1, параметры рек охватывают широкий диапазон изменения площади водосбора 2,5 - 3540 км2 и широкие пределы изменения модуля среднемноголетнего стока 0,48 - 87,0 л/с км".
Таблица 1
Исходные данные для обобщения
№ пп Река гидропост лет Р, км2 М, л/с км2 -Ммакс, л/с км2 л/с км2 р 1 макс? % р 1 мин? %
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Реки ЮБК
1 Учан-Су Чехово 57 16,8 16,7 36,9 3,36 7,14 95,5
2 Учан-Су Ялта 26 28,8 13,4 22,57 7,29 14,3 90,5
3 Дерекойка Ялта 61 49,7 11,5 24,7 3,6 5,88 95,7
4 Гува Васильевка 20 4,78 43,5 81,8 23 14,3 87,0
5 Путамица Ялта 24 24,8 9,1 19,8 3,24 12,5 90,5
Продолжение табл.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
6 Авунда Гурзуф 15 23,0 5,0 15,2 1,24 20 84,1
7 Улу-Узень Алушта 22 64,8 6,1 11,4 2,1 14,3 98,1
8 Демерджи Алушта 50 53 4Д 9,43 1,11 10 91,7
9 Куру-Узень Солнечногорск. 11 14,3 1,05 4,22 0,55 16,7 87
10 Вост. Улу-Узень Солнечногорск. 58 32,5 11,8 26,2 3,02 6,7 95,5
11 Ускут Приветное 37 42,3 2,6 11,1 0,026 14,3 85,1
12 Арпат Зеленогорье 19 5,1 5,88 8,6 1,34 16,7 89
13 Шелен Громовка 22 16,2 2,59 6,17 0,337 20 87
14 Ворон Ворон 37 10,3 2,72 12,6 0 12,5 90,5
15 Ай-Серез Междуречье 41 12,8 1,17 4,68 0 10 92,6
16 Таракташ Судак 57 156 0,7 2,66 0 8,33 93,9
17 Отуз Щебетовка 33 58 2,17 4,5 0,012 12,5 91,7
18 Кизилташский Щебетовка 36 35 1,06 5,61 0,032 12,5 90,5
Северо-западные склоны Главной гряды Крымских гор
19 Чёрная Родниковское 65 47,6 32,8 85,7 9,24 4,2 96,9
20 Чёрная у г. Кизил-Кая 58 197 10,2 21,98 5,08 5,3 96,0
21 Чёрная Хмелышцкое 60 342 5,2 13,8 1,27 6,25 95,1
22 Байдарка Орлиное 34 4,5 5,56 17,3 0,89 10 91,7
23 Бельбек Счастливое 35 44 9,9 28 0,91 9,1 92.6
24 Бельбек Куйбышево 57 270 7,7 18,44 1,37 6,3 95,7
25 Бельбек Фруктовое 56 493 4,22 8,0 0,61 7,7 93,9
26 Биюк-Узенбаш Счастливое 41 6,55 35,7 70,3 9,64 8,3 93,9
27 Кучук- У зенбаш Многоречье 42 10 20,3 39 5,7 9,1 91,7
Продолжение табл.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
28 Манаготра Счастливое 22 5,06 7,3 18,3 2,55 14,3 90,5
29 приток К.-Узенбаша Многоречье 36 2,46 87 146,3 35,8 8,3 93,3
30 Коккозка Аромат 35 83,6 13 29,7 5,98 8,3 94,4
31 Кача Загорское 19 110 8,2 18,9 4,42 15 92,0
32 Кача Баштановка 62 321 3,96 8,72 0,34 7,7 94,8
33 Кача Суворове 55 525 2,74 6,2 0,47 7,7 94,8
34 Альма Крымгосзаповед 42 39,7 16,3 30,23 9,82 7,7 94,4
35 Альма выше Партизанского 34 184 6,5 17,23 1,96 10 92,6
36 Альма Почтовое 46 374 Г9 6,7 0,32 9,1 93,8
37 Альма Песчаное 23 633 1,35 3,7 0,158 16,6 89
Северные и северо-восточные склоны Главной гряды Крымских гор
38 Салгир Пионерское 47 261 4,94 15,1 1,57 8,3 93,9
39 Салгир Симферополь 37 321 5,14 8,35 Г9 7,7 93,9
40 Салгир Гвардейское 23 564 1,93 4,61 0,55 14,3 89,0
41 Салгир Двуречье 50 3540 0,48 2,46 0,038 10 92,6
42 КизилКоба Краснопещерное 24 16,8 10,6 21,4 4,47 12,5 91,7
43 Ангара Перевальное 48 38,3 7,3 16,7 1,82 7,7 94,3
44 Малый Салгир Симферополь 44 96 2,8 7,81 1,02 ПД 91,7
45 Зуя Баланово 25 48 2,77 6,88 1,0 16,7 89
46 Бештерек Мазанка 20 30 2,1 4,0 0,78 14,3 87
47 Бурульча Межгорье 59 85 5,4 15,6 2,0 6,25 95,5
48 Биюк-Карасу Белогорск 42 275 6,9 12,65 3,23 7,7 94,4
Продолжение табл.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
49 Биюк-Карасу Зыбины 57 601 2,3 9,17 0,38 11,1 91,7
50 Биюк-Карасу Заречное 42 1140 0,64 3,67 0,013 12,5 91,7
51 Тонас Белогорск 29 184 2,0 6,86 0,54 20 87
52 Кучук-Карасу Богатое 56 89 2,9 10,6 0,55 8,3 93,9
53 Су-Индол Тополёвка 73 71 3,15 13,4 0,64 8,3 93,9
В табл. 1: N - общее число лет наблюдений; F - площадь водосбора; М -модуль среднемноголетнего стока [2]; Ммакс, Ммпн - модули стока, соответствующие максимальным и минимальным среднегодовым стокам; Рмакс, Рмин _ обеспеченность максимальных и минимальных среднегодовых стоков.
Данные, приведенные в табл. 1 обобщаются с индексом корреляции 0,997 и 0,942 следующими зависимостями:
Ммакс = 3,42 М0'842; (1) Мшш = 0,212 Mus. (2) Приведенные в табл. 1 значения обеспеченности среднегодового максимального стока определялись по формуле С.Н. Крицкого и М.Ф. Менкеля [
3]:
Рмакс = 100 П1макс / (11макс + 1), (3)
где тмаКс - порядковый номер члена ранжированного ряда максимумов среднегодовых расходов ; пмакс - число максимумов.
Для максимального среднегодового стока тмакс =1, поэтому формула (3) принимает вид:
Рмакс =Ю0/(Пмакс+1). (4)
Для обеспеченности минимального среднегодового стока использована формула H.H. Чегодаева [ 3]:
РМ1Ш = 100 (тМ1Ш - 0,3)/ (пмпн + 0,4), (5) где тшш - порядковый номер члена ранжированного ряда минимумов среднегодовых расходов; пшш - число минимумов.
Для минимального среднегодового стока тшш = пшш и тогда формула (5) принимает вид:
Рмпн = 100 (пМ1Ш - 0,3)/( пМ1Ш + 0,4). (6) Для достоверной оценки обеспеченности максимальных и минимальных среднегодовых стоков рек Крыма используем данные тех рек, для которых при имеющемся числе наблюдений N ошибка вычислений среднемноголетнего значения стока с:_, < 10%, то есть среднемноголетний сток является нормой годового стока [2].
Эти данные приведены в табл. 2. для 25-ти крымских рек.
Таблица 2.
Оценка обеспеченности максимальных и минимальных среднегодовых _расходов воды ___
№ пп Река - пост % К, лет Р % 1 макс? /и Р % 1 мин?' и
1 Учан-Су - Чехово 6 57 7,14 95,5
2 Дерекойка - Ялта 5 61 5,88 95,7
3 В. Улу-Узень - Солнечногорское 6 58 6,7 95,5
4 Демерджи - Алушта 8 50 10 91,7
5 Чёрная - Родниковское 6 65 4,2 96,9
6 Чёрная - у г. Кизил-Кая 5 58 5,3 96,0
7 Чёрная - Хмельницкое 6 60 6,25 95,1
8 Бельбек - Фруктовое 6 56 7,7 93,9
9 Кучук-Узенбаш - Многоречье 6 42 9,1 91,7
10 Биюк-Узенбаш - Счастливое 7 41 8,3 93,9
11 Приток К.-Узенбаш - Многоречье 5 36 8,3 93,3
12 Кача - Загорское 9 19 15 92
13 Кача - Баштановка 8 62 7,7 94,8
14 Кача - Суворове 8 55 7,7 94,8
15 Альма - Крымгосзаповедник 5 42 7,7 94,4
16 Альма - выше Партизанского в-ща 10 34 10 92,6
17 Салгир - Пионерское 8 47 8,3 93,9
18 Салгир - Симферополь 8 37 7,7 93,9
19 Ангара - Перевальное 6 48 7,7 94,3
20 Малый Салгир - Симферополь 8 44 11,1 91,7
21 Бурульча - Межгорье 7 59 6,25 95,5
22 Биюк-Карасу - Белогорск 5 42 7,7 94,4
23 Биюк-Карасу - Зыбины 9 57 11,1 91,7
24 Кучук-Карасу - Богатое 10 56 8,3 93.8
25 Су-Индол - Тополёвка 10 73 8,3 93,8
Среднее 8,1 (+ 6,9; -3,9) 94 (+ 2,9; - 2,3)
Из табл. 2 видно, что для крымских рек
Рмакс = 8,1(+ 6,9;-3,9)%; (7) Ршш = 94 (+2,9; - 2,3)%. (8) С использованием соотношений (7) и (8) можно рассчитать для рек Крыма число лет повторяемости максимальных и минимальных среднегодовых стоков рек в столетнем цикле [3]:
Н.акс = 100/Рмакс; (9) Кмпн= 100/(100-РМ1Ш). (10) Расчёт по формулам (9), (10) даёт следующие результаты:
N^0= 12 лет; Мшш = 16 лет.
При известных значениях М, Су, С3, Рмакс и РМ1Ш можно рассчитать теоретические значения максимальных и минимальных среднегодовых стоков.
используя биномиальное распределение и трёхпараметрическое гамма-распределение [4].
В табл. 3 приведено сравнение наблюдаемых максимумов и минимумов среднегодового стока с теоретическими - рассчитанными по биномиальному распределению для рек, параметры которых приведены выше, в табл. 2.
Таблица 3.
Сравнение наблюдаемых значений с теоретическими (биномиальное
распределение)
Река м, Су ск Ммакс, л/скм" -М-МИН5 л/скм" макс мин
пост л/скм2
Н Т н Т Т/Н Т/Н
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Учан-Су 16,7 0,43 1,09 36,9 28,3 3,36 7,3 0,77 2,17
Чехово
Дерекойка 11,5 0,4 0,79 24,7 19,4 3,6 4,9 0,79 1,36
Ялта
В. Улу-Узень 11,8 0,42 0,92 26,2 19,9 3,02 5 0,76 1,66
С олнечногорское
Демерджи 4,1 0,53 1,02 9,43 7,0 1,11 1,58 0,74 1,42
Алушта
Чёрная 32,8 0,42 1,12 85,7 61,45 9,24 13,79 0,72 1,48
Родниковская
Чёрная 10,2 0,32 1,04 21,98 16,34 5,08 5,89 0,74 1,16
у г. Кизил-Кая
Чёрная 5,2 0,42 1,12 13,8 9,0 1,27 2,38 0,65 1,87
Хмельницкое
Биюк-Узенбаш 35,7 0,39 0,61 70,3 56,2 9,64 18,3 0,8 1,9
Счастливое
Бельбек 4,2 0,45 0,6 8,0 7,13 0,61 1,55 0,89 2,54
Фруктовое
Кучук-Узенбаш 20,3 0,37 0,98 39 30,1 5,7 11,5 0,77 2,01
Многоречье
Приток Кучук- 87 0,3 0,44 146,3 123,5 35,8 52,5 0,84 1,48
Узенбаша
Многоречье
Кача 8,2 0,41 1,57 18,9 10,5 4,42 5,24 0,56 1,19
Загорское
Кача 3,96 0,54 0,64 8,72 7,16 0,34 0,97 0,82 2,85
Баштановка
Кача 2,74 0,56 1,39 6,2 5,14 0,47 0,94 0,83 2
Суворове
Альма 16,3 0,3 1,01 30,23 23,88 9,82 10,2 0,79 1,04
Крымгосзаповед.
Альма выше 6,5 0,57 1,29 17,23 11,32 1,96 2,35 0,66 1,2
Партизанск, в-гца
Салгир 4,94 0,53 1,83 15,1 8,87 1,57 2,31 0,59 1,47
Пионерское
Салгир 5,14 0,35 0,01 8,35 7,66 1,9 2,31 0,92 1,21
Симферополь
Ангара 7,3 0,38 0,27 16,7 11,36 1,82 3,14 0,68 1,73
Перевальное
Малый Салгир 2,8 0,52 1,71 7,81 4,68 1,02 1,34 0,6 1,31
Симферополь
Бурульча 5,4 0,53 1,43 15,6 10,5 2 2Д 0,67 1,05
Межгорье
Биюк-Карасу 6,9 0,34 0,62 12,65 10,4 3,23 3,62 0,82 1,12
Белогорск
Биюк-Карасу 2,3 0,63 2,35 9,17 4,04 0,38 1,14 0,44 3
Зыбины
Кучук-Карасу 2,9 0,72 1,89 10,6 6,01 0,55 0,9 0,57 1,64
Богатое
Су-Индол 3,2 0,79 1,91 13,4 7 0,64 0,8 0,52 1,25
Тополёвка
В табл. 3: Н,Т - соответственно, наблюдаемое и теоретическое значения.
Из табл. 3 видно, что отношения теоретических значений максимального среднегодового стока к наблюдаемым значениям находится в пределах 0,52 - 0,92, а отношение теоретических значений минимального среднегодового стока к наблюдаемым значениям находится в пределах 1,04 - 2,85. Таким образом, теоретический расчёт по биномиальному распределению даёт занижение значений максимального среднегодового стока и завышение минимального среднегодового стока.
Отметим, что результаты расчётов с помощью теоретической кривой трёхпараметрического гамма-распределению [4], мало отличаются от рассчитанных по биномиальному распределения. В случае максимального модуля это отличие находится в пределах +20; -9%, а в случае минимального модуля - +5; -26%.
Как и в случае биномиального распределения, расчёт по трёхпараметрическому гамма-распределению даёт заниженные значения максимального среднегодового стока: отношения теоретических значений к наблюдаемым находится в пределах 0,44 - 0,92.
Расчёт по трёхпараметрическому гамма-распределению даёт во всех случаях, за исключением двух, завышение, как и при биномиальном распределении, минимального среднегодового стока. Отношение теоретических значений к наблюдаемым находится в пределах 0,93 - 2,56.
Проведенный анализ показывает, что для определения модулей максимальных и минимальных среднегодовых стоков крымских рек, на которых отсутствуют гидрологические наблюдения, целесообразно использовать полученные в результате обобщения соотношения (1) и (2). Если в каком-либо створе реки известны значения максимального и минимального модуля стока, то в другом створе определить эти параметры можно пересчётом с использованием формул (1)и(2):
Ммакс = Ммакс0 (М/М0)0'842; (11) ММ1Ш = ММ11н0 (M/M0)U8, (12) где индексом «О» обозначены параметры в исходном створе реки. Данные 57-ми крымских рек, на которых отсутствуют гидропосты, приведены в табл. 4. Среднемноголетние модули определены в работе [2] с использованием эмпирических соотношений для различных групп рек.
Таблица 4
Расчёт модуля минимального и максимального среднегодового стока рек
№ Расчётный створ г 2 Г, КМ М, ^1макс М-МИН
пп л/с км2 л/с км2 л/с км2
1 2 3 4 5 6
Реки с известными расходами карстовых источников (расход более 0,4 м 7с)
1 Биюк-Карасу - устье 1160 0,866 11,83 0,543
2 Чёрная - устье 427 3,8 10,6 0,887
3 Салгир - устье 3750 0,314 1,72 0,023
4 Бельбек - устье 505 3,6 7,0 0,506
Реки с известными расходами карстовых источников (расход менее 0,4 м~7с)
5 Гува - устье 4,8 43,6 82 23,06
6 Путамица - устье 25,8 9,0 19,6 3,2
7 Демерджи - устье 53,4 4,08 9,4 1,1
8 В. Улу-Узень - устье 33,5 11,5 25,64 2,93
9 Ускут - устье 75,7 1,46 6,83 0,013
10 Арпат - устье 28,1 1,2 2,26 0,205
11 Шелен - устье 42 1,07 3,4 1,48
12 Отуз - устье 77 0,74 1,82 0,003
13 Стиля - устье 25 2,64 7,74 0,667
14 Биюк-Узенбаш - устье 12 22,7 48,0 5,65
15 Кучук-Узенбаш - устье 21 10,5 22,38 2,62
16 Манаготра - устье 10 3,92 10,84 1,24
17 Узунджа - устье 46,6 4,23 11,52 1,16
18 Байдарка - устье 62,8 0,38 16,46 5,71
Реки западного Южнобережья
19 Учан-Су - устье 28,9 10,9 16,46 5,71
20 Дерекойка - устье 51 11,9 25,73 3,75
21 Авунда - устье 24 3,7 9,15 0,87
22 В. Путамиш - выше арыка 2,46 6,1 15,7 1,79
23 В. Путамиш - устье 14,5 4,2 11,45 1,15
24 Улу-Узень - устье 75,7 6,1 11,4 2,1
Реки восточного Южнобережья
25 Куру-Узень - устье 14,4 1,93 7,05 1,13
26 Ворон - устье 52 2,58 12,05 0
27 Ай-Серез - устье 20,6 1,60 6,09 0
28 Таракгаш - устье 161 0,85 3,13 0
Реки северо-западных склонов Главной гряды Крымских гор
29 Зап. Булганак - Трёхпрудное 19 8,084 19,83 2,5
30 Западный Булганак - устье 180 0,637 2,34 0,125
31 Альма - Красноармейское 607 1,48 5,43 0,238
32 Альма - устье 635 1,32 4,93 0,208
33 Сухая Альма - устье 30 8,08 19,86 2,5
34 Эски-Кышав - устье 84,5 18,9 40,63 6,8
35 Кача - устье 575 Г5 3,73 0,23
36 Коккозка - устье 83,8 9,9 23,6 4,33
37 Коса - устье 38 4,43 12,0 1,23
38 Бодрак - Трудолюбовка 44 10,87 25,5 3,54
39 Бодрак - устье 74,4 2,21 6,67 0,54
40 Чурук-Су - устье 68,2 9,55 22,87 3,04
41 Ураус-Дереси - устье 42,3 5,51 14,39 1,59
42 Сухая Речка - устье 51,7 9,4 22,56 2,98
43 Ай-Тодорка - устье 38,1 2,74 7,99 0,7
Реки северных склонов Главной гряды Крымских гор
44 Ангара - устье 61,9 3,5 9 0,764
45 Малый Салгир - устье 96,1 2,68 7,52 0,968
46 Зуя - устье 421 1,71 4,58 0,566
47 Бештерек - устье 82,7 1,20 2,5 0,403
48 Бурульча - устье 244 0,97 3,68 0,264
Продолжение табл. 4
1 2 3 4 5 6
49 Сары-Су - устье 127 2,11 6,41 0,152
50 Кучук-Карасу - устье 255 1,29 5,36 0,212
Реки северо-восточных склонов Главной гряды Крымских гор
51 В. Булганак - устье 485 2,8 8,14 0,714
52 Су-Индол - устье 324 1,204 5,96 0,206
53 Салы - устье 44 2,638 7,73 0,664
54 Куртинская - устье 20,5 2,068 6,3 0,50
55 Сухой Индол - устье 156 1,313 4,3 0,293
56 Чорох-Су - устье 126 2,071 6,31 0,51
57 Соляная - устье 21 3,304 9,35 0,869
Из табл. 4 видно, что формулы (1), (2), (11), (12) позволили рассчитать значения максимального и минимального модулей годового стока для площадей водосборного бассейна от 2,46 - 3759 км2.
ВЫВОДЫ:
1. Для крымских рек получены соотношения с индексами корреляции 0,997 и 0,942, связывающие наблюдаемые максимальный и минимальный среднегодовые модули стока со средним многолетним модулем стока.
2. Показано, что для крымских рек обеспеченность максимальных и минимальных среднегодовых стоков равна, в среднем, 8,1% и 94%.
3. Теоретические расчёты по биномиальному распределению и трёхпараметрическому гамма-распределению дают заниженные значения максимального среднегодового стока и завышенные значения минимального
среднегодового стока.
4. Определены максимальный и минимальный среднегодовые модули стока для 57-ми крымских рек, на которых отсутствуют гидропосты.
Список литературы:
1. Валесян В.П. Исследования стока горных рек Армянской ССР. - М.: изд-во АН СССР, 1955. -
180 с.
2. Поверхностные водные объекты Крыма. Управление и использование водных ресурсов: Справочник /Под ред. З.В. Тимченко. - Симферополь: Доля, 2007. -218 с.
3. Железняков Г.В., Неговская Т.А., Овчаров Е.Е. Гидрология, гидрометрия и регулирование стока. - М.: Колос, 1984.-205 с.
4. Пособие по определению расчётных гидрологических характеристик. - Л.: ГМИ, 1984. - 448с.
Тшченко З.В. Узагальнення макснмунпв i мипмумш pi'iuoi o стоку, яю cimciepii а. шсь на pi'ikax Криму
У результат! узагальнення данних спостережень на ржах Криму получено сшввщношення для розрахунку модулей максимального i м1шмального стоку K.rnoMoei слова: р1чний сток, модуль стоку
TimchenkoZ. V. Generalization the observations of maximum and minimum the year flowing for the rivers of Crimea.
As a result of supervisions the correlations for calculation of maximal and minimum annual flow's modules
for Crimean rivers are got.
Key words: year flowing, modul of flowing
Статья поступила в редакцию 25.07.2008 г
