CC BY
28Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского Серия: География. Том 22 (61). 2009 г. № 2. С.148-153. УДК 910.3:556 (477.75)
РАСЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗМЕНЧИВОСТИ ГОДОВОГО СТОКА РЕК КРЫМА С ИЗВЕСТНЫМИ РАСХОДАМИ КАРСТОВЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРИ ОТСУТСТВИИ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
В результате обобщения данных наблюдений с использованием определяющих параметров получены соотношения для расчёта характеристик изменчивости стока рек с известными расходами карстовых источников.
Ключевые слова: коэффициент вариации, коэффициент асимметрии, расход карстового источника
Важнейшими для водохозяйственных расчётов являются характеристики изменчивости стока: коэффициенты вариации Су и асимметрии С5. По этим характеристикам рассчитывается годовой сток различной обеспеченности, а по величине обеспеченности ведётся оценка внутрисезонного распределения стока (многоводный, маловодный и средний периоды). При длинном ряде наблюдений на гидропосте значения Су и С5 рассчитываются по соответствующим формулам. В случае отсутствия гидрометрических наблюдений для определения Су и С5 используются эмпирические соотношения, полученные в результате обобщения данных по рекам. Для коэффициента Су в работе [1] приведена формула Д.Л. Соколовского применительно к европейской части бывшего СССР (без Крыма). А в работе [2] - формула К.П. Воскресенского; в числитель формулы входит коэффициент, который рекомендуется принимать в пределах 1-3 без связи с географическими характеристиками. В том и другом случае Су связывается с модулем стока М и площадью водосборного бассейна :
Аналогичные связи получены для некоторых рек Крыма в работе [3], там же
С«
отмечается, что для крымских рек отношение - находится в пределах 0 - 5, а в
43% случаях — = 2.
Су
В работе [4] для разных групп крымских рек получены зависимости в виде (1) и
Тимченко З.В.
Национальная академия и курортного строительства, г Симферополь
Су = /(М, Т7),
(1)
с
(2) (3)
Су=/(Нср)'
где ¡срзв - средневзвешенный уклон реки, Нср - средняя высота водосбора.
Для Сs получены связи
С s ~ f(Cv ) ^
В работе [5] использование уравнения энергии для участка реки позволило выявить новые параметры, влияющие на модуль стока при известном расходе карстового источника реки О :
M = f(Q,L,H,F)
5
где H- падение и длина участка реки.
В результате обобщения данных рек с известными карстовыми источниками [5] получена расчётная формула для модуля стока с индексом корреляции 0,993 (корреляционная связь полная [6]). Целесообразно рассмотреть возможность использования этих же параметров для общения данных по Cv и Cs:
Cv.Cs = f(Q,L,H,F) (5)
Таким образом, варианты компьютерного многофакторного нелинейного моделирования определяются функциональными связями (1) - (5). Предпочтение следует отдать тому варианту, которому соответствует больший индекс корреляции.
К рекам с расходами карстовых источников менее 0,4 м3/с относятся реки ЮБК, северо-западных склонов Главной гряды Крымских гор и реки бассейна реки Салгир. Всего 15 рек, данные которых [7,8] приведены в таблице 1.
Обобщение данных, приведенных в таблице, позволило получить следующие соотношения:
- для рек ЮБК
Cv = 1,24 С, - 0,268 С2 - 0,418; (6)
Cs = 3,06 F0'143 H0'156 F0'166; (7)
- для рек северо-западных и реки бассейна реки Салгир
Cv = 0,935 L0'402 H F~0'427; (8)
С, = 4,37 Cv-1,1 Су - 0,755. (9)
Зависимостям (6) и (7) соответствует индекс корреляции 0,67 и 0,84, а зависимостям (8) и (9) индексы корреляции 0,90 и 0,874 (сильная корреляционная связь [6]).
В таблице 1 приведены рассчитанные по формулам (6) - (9) значения характеристик изменчивости. Видно, что для рек ЮБК погрешность расчёта коэффициента Cv (¿>v,) находится в пределах от «минус» 41,5 до 19%, а погрешность коэффициента Cs (âs) от «минус» 47,4 до 29,8%. Для рек северных и северозападных склонов Салгира погрешность Cv находится в пределах от «минус» 20,3 до 23,8, а погрешность Cs в пределах от «минус» 38,7 до 31,1%.
данных, приведенных в таблице, позволило получить следующие соотношения:
- для рек ЮБК
Су = 1,24 С, - 0,268 С2 - 0,418; (6)
Cs = 3,06 F0'143 H0'156 F0'166; (7)
- для рек северо-западных и реки бассейна реки Салгир
Cy = 0,935L0A02R0A6F-0A27; (8)
С = 4,37 Су- 1,1 Су - 0,755. (9)
Таблица 1.
Измеренные и рассчитанные характеристики изменчивости годового стока
Река-гидропост б Ь н, Су с.
м3/с км км км2 % %
Путамица - Ялта 0,225 0,65 0,015 24,8 0,43 11,6 0,9 10
Демерджи - Алушта 0,217 12 0,88 53,0 0,53 7,5 1,02 6,5
В. Улу-Узень 0,382 11 0,887 32,5 0,42 19 0,92 29,8
Солнечногорское
Ускут -Приветное 0,110 7,8 0,43 42,3 0,95 0 1,82 -41
Арпат-Зеленогорье 0,03 1,3 0,160 5Д 0,8 1,0 3,2 -47,4
Шелен - Громовка 0,042 3 0,190 16,2 0,82 -41,5 0,9 8,9
Отуз - Щебетовка 0,069 3 0,038 58 1,06 -19,8 1,53 -2
Стиля - 0,064 7,6 0,844 8,8 1,16 -20,3 2,86 -9,1
Лесниково
Марта - 0,12 19 0,382 76 0,46 -6,1 1,73 -38,7
Верхоречье
Биюк-Узенбаш - 0,234 0,5 0,039 6,55 0,39 -14,4 0,61 31,1
Счастливое
Кучук-Узенбаш- 0,203 1,8 0,130 10 0,37 23,8 0,98 -22,4
Многоречье
Приток Кучук-Узенбаш - 0,214 0,1 0,1 2,46 0,3 3 0,44 -2,3
Многоречье
Манаготра Счастливое 0,037 1,6 0,09 5,06 0,52 4,6 1,22 1,6
Байдарка - Орлиное 0,025 2 0,220 4,5 0,66 0.8 1,33 18,8
Кизил-Коба - 0,179 2 0,21 16,8 0,42 -9,5 0,94 -4,3
Краснопещерное
Зависимостям (6) и (7) соответствует индекс корреляции 0,67 и 0,84, а зависимостям (8) и (9) индексы корреляции 0,90 и 0,874 (сильная корреляционная связь [6]).
В таблице 1 приведены рассчитанные по формулам (6) - (9) значения характеристик изменчивости. Видно, что для рек ЮБК погрешность расчёта коэффициента Су (Зю) находится в пределах от «минус» 41,5 до 19%, а погрешность коэффициента С, (<5Ж) от «минус» 47,4 до 29,8%. Для рек северных и северозападных склонов Салгира погрешность Су находится в пределах от «минус» 20,3 до 23,8, а погрешность С, в пределах от «минус» 38,7 до 31,1%.
В табл. 2 приведены рассчитанные по формуле (6) - (9) характеристики изменчивости для устьев 14-ти рек, где отсутствуют гидропосты. Отметим, что данные в табл.1 для реки Марта, притока Кучук-Узенбаша и реки Кизил-Коба относятся к устьям. Расчётные значения модуля стока участков этих рек приведены в работе [9].
Таблица 2.
Рассчитанные характеристики изменчивости годового стока рек с известными расходами карстовых источников (расход менее 0,4 м3/с)
Расчётный н, Ь, Б, М, Су с3
створ м3/с км км км2 л/с км2
Гува 0,208 0,218 1,5 4,8 43,6 0,93 1,75
Путамица 0,225 0,018 0,8 25,8 9,0 0,54 0,98
Демерджи 0,217 0,92 13 53,4 4,08 0,61 1,08
В. Улу-Узень 0,382 0,90 12 33,5 11,5 0,67 1,18
Ускут 0,110 0,50 11 75,7 1,46 0,52 0,95
Арпат 0,03 0,483 10 28,1 1,2 0,64 1,13
Шелен 0,042 0,350 10 42 1,07 0,55 1
Отуз 0,069 0,052 4,4 77 0,74 0,37 0,76
Стиля 0,064 1,053 15 25 2,64 0,702 1,79
Биюк-Узенбаш 0,234 0,134 2,4 12 22,7 0,475 1,15
Кучук-Узенбаш 0,203 0,240 4,6 21 10,5 0,481 1Д7
Манаготра 0,037 0,164 4Д 10 3,92 0,635 1,6
Узунджа 0,10 0,500 10 46,6 2,69 0,35 0,64
Байдарка 0,025 0,264 11 62,8 0,38 0,428 0,98
К рекам с расходом карстовых источников более 0,4 м3/с относятся данные десяти участков четырёх рек (табл. 3) с мощными карстовыми источниками - Биюк-Карасу (() = 1,59 м3/с), Чёрная (() = 1,56 м3/с) и рек с истоками - слияние рек: Салгир (() = 0,509 м3/с), Бельбек (() = 0,437 м3/с). В качестве расхода источника для Биюк-Карасу принят измеренный расход на гидропосте с. Карасёвка, находящемся в 2 км от карстового источника Карасу-Баши; для р. Чёрная -гидропост с. Родниковское, 2 км от карстового Скельского родника; для Бельбека гидропост с. Счастливое, в 0,5 км от слияния рек Манаготра и Биюк-Узенбаш; для Салгира - гидропост с. Сорокино, в 1 км от слияния рек Ангара и Кизил-Коба.
Таблица 3.
Сравнение измеренных и рассчитанных характеристик изменчивости стока
Река -пост н 5 км / м/км км2 м 5 л/с км2 Су Зуг %'
Б.Карасу - Белогорск 0,17 15,5 275 6,9 0,34 16,5 0,62 -46,7
Б.Карасу - Зыбины 0,222 5,34 601 2,3 0,63 -6,7 2,35 -26,4
Б. Карасу-Заречье 0,266 4,22 1140 0,6 1,26 0 2,13 5,6
Чёрная -у г.Кизил-Кая 0,119 12,5 197 10,3 0,32 -зд 1,04 -21,1
Чёрная -Хмельницкое 0,274 11,4 342 5,3 0,44 -3,6 1,25 -16
Салгир -Пионерское ОД ПД 261 4,9 0,53 -9,4 1,83 -27,3
Салгир -Гвардейское 0,254 5,3 564 1,93 0,68 -1,3 1,59 -24,5
Салгир-Двуречье 0,376 2,24 3540 0,48 1,04 -2,2 2,55 -3,9
Бельбек -Куйбышево 0,244 11,9 270 7,6 0,42 -16,8 0,98 -31,6
Бельбек -Фруктовое 0,358 7,3 463 4,2 0,45 -5,3 0,6 36,6
Обобщение данных, приведенных в табл. 3, позволило получить следующие соотношения:
= 2,818 К0'031а195 ¥°'211 М0'704; (10)
С8 = 8,36 Су- 4,155 Су -1,751, (11)
где 1 = Н/Ь - средний уклон участка реки.
Зависимостям (10) и (11) соответствует индекс корреляции 0,975 и 0,865 (корреляционная связь сильная [6]). Из табл. 3 следует, что отклонения расчётного значения Су от измеренного находятся в пределах от «минус» 16,8 до 16,5%, отклонения значений С5 от «минус» 27,3 до 46,7%.
С использованием соотношений (10), (11) рассчитаны характеристики изменчивости стока для устья четырёх рек (табл.4). Расчётные значения модуля стока участков этих рек приведены в работе [9].
Таблица 4.
Рассчитанные характеристики изменчивости годового стока рек с известными расходами карстовых источников (расход более 0,4 м3/с)
Расчётный Q, Н, км i, F, М, Cv Cs
створ м3/с м/км км2 л/с км2
Биюк-Карасу 1,59 0,271 3,15 1160 0,866 0,915 2,05
Чёрная 1,56 0,300 8,57 427 3,8 0,481 1,15
Салгир 0,509 0,394 1,93 3750 0,314 1,31 2,62
Бельбек 0,437 0,374 6,80 505 3,6 0,458 1,12
ВЫВОДЫ. 1. Обобщение измеренных значений характеристик изменчивости стока позволило получить расчётные зависимости применительно к рекам Крыма с известными расходами карстовых источников при отсутствии данных наблюдений.
2. С использованием полученных расчётных зависимостей определены характеристики изменчивости стока для устьев 18-ти рек, где отсутствуют гидропосты.
Список литературы
1. Воскресенский К. П. Гидрологические расчёты при проектировании сооружений на малых реках, ручьях и временных водотоках / К.П. Воскресенский. - Л. : Гидрометиздат, 1956. - 468 с.
2. Литовченко А.Ф., Сорокин В.Г. Гидрология и гидрометрия / А.Ф. Литовченко, В.Г. Сорокин. -К.: Вищашкола, 1987. - 167 с.
3. Ресурсы поверхностных вод СССР. - Т.8. - Украина и Молдавия. - Вып. 4. - Крым / Под ред. М.М. Айзенберга и М.С. Каганера. - Л.: Гидрометиздат, 1966. - 344 с.
4. Боровский Б.И., Тимченко З.В. Компьютерное моделирование гидрологических характеристик рек Крыма / Б.И. Боровский, З.В. Тимченко // Сб. научных трудов КНУТиД. - К.: Випол, 2004. -С. 207-210.
5. Тимченко З.В. Расчёт модуля стока рек Крыма с известными расходами карстовых источников при отсутствии гидрометрических наблюдений / З.В. Тимченко // Сб. научных трудов «Строительство и техногенная безопасность». - Вып. 10. - СимферополкНАПКС, 2005.
- С. 224-226.
6. Вознюк С.Т., Гончаров С.М., Ковалёв C.B. Основы научных исследований / С.Т. Вознюк, С.М. Гончаров, C.B. Ковалёв. - К: Вища школа, 1985. - 189 с.
7. Поверхностные водные объекты Крыма. Управление и использование водных ресурсов : Справочник. - Симферополь: Доля, 2007. - 218 с.
8. Государственный водный кадастр. Основные гидрологические характеристики. - Т. 6.
- Украина и Молдавия. - Вып. 4. - Крым. - Л. : ГМИ, 1980. - 120 с.
9. Тимченко З.В. Определение модуля стока рек Крыма с мощными источниками при отсутствии гидрометрических наблюдений / З.В. Тимченко // Учёные записки КИПУ. - Вып. 6.
- Симферополь, 2006. - С. 73-75.
Лмченко З.В. Розрахунок характеристик мшливосп pi'inoio стоку piK Криму з ввдомими витратами карстових джерел при шдсутпоси пдрометричиих спостережень / З.В. Т1мченко //
Учет записки Тавршського нацюнального ушверситету îm. B.I. Вернадського. Сер1я: География. -2009. - Т.22 (61). - № 2. - С.148-153.
У результат узагальнення даних спостережень за допомогою визначених параметр1в одержано сшввдаошення для розрахунку характеристик мшливосп стоку piK Криму з вщомими витратами карстових джерел
Ключов1 слова: коефкцент Bapiaiiiï, коефкцент aciMeTpiï, витрати карстового джерела
Timchenko Z.V. Calculation of characteristics of the change of the annual runoff of the rivers of Crimea with the known consumption of the karst spring without the hydrometric observers / Z.V. Timchenko // Scientific Notes of Taurida V.Vernadsky National University. - Series: Geography. -2009. - Vol. 22 (61). -№ 2. - P. 148-153.
In result of generalization of the information of the hydrometric observers and with the help of the promise parameters were receiving correlations for the calculation of characteristics of the change of the water flowing for one year of the rivers of Crimea with the known karst spring without the hydrometric observers.
Keywords: the coefficient of variations, the coefficient of asymmetry, the known karst spring
Поступила e редакцию 20.06.2009 г.
