Стокорегулювальне та водоохоронне значення лісу на річкових басейнах Карпат Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 630*116 Ст. наук. сшвроб. В. С. Олшник, канд. с.-г. наук -

Прикарпатський НУ м. Василя Стефаника, м. 1вано-Франк1вськ

СТОКОРЕГУЛЮВАЛЬНЕ ТА ВОДООХОРОННЕ ЗНАЧЕНИЯ Л1СУ НА Р1ЧКОВИХ БАСЕЙНАХ КАРПАТ

Наведено даш щодо впливу люу на формування pi4KOBoro стоку. Ощнено значення лiсистостi водозборiв у покращенш його режиму.

Ключов1 слова: люистють, водозбiр, опади, спк води, паводки.

Senior research officer V.S. Oliynyk - Pricarpathian NU named after Vasiliy Stefanika, Ivano-Frankivsk

Streamflow regulation and water protection on the forest at the river catchment arca in the Carpathian

The data about influencing a forest on formation of a fluvial sink are induced. The role of forest percentage of catchment area in improvement of his mode is estimated. Keywords: forest percentage, catchments basin, precipitation, water sink, flood.

1нтегральним показником пдролопчного значення лшв Карпат е сту-тнь 1х впливу на процеси формування р1чкового стоку. На цей час л^ератур-m дат щодо залежносп водност прських рж вщ люистосп водозбор1в супе-речливь G погляди про те, що вона не впливае на р1чний об'ем стоку води [8], а також дат про здаттсть люу збшьшувати водшсть рж [7]. Що ж стосуеться впливу прських лшв на режим рж, то думки дослщниюв [4, 5, 7, 8] майже одностайш - лю зменшуе пжи паводюв, стж водопшля i збшьшуе водшсть рж у сезони низько! меженi. Проте кiлькiсна сторона цих процеЫв висвiтлена досить слабо. Найбшьшою мiрою це стосуеться показниюв зменшення схило-вого стоку води в паводки, збшьшення Грунтового живлення рж та посилення внутрiшньорiчного зарегулювання рiчкового стоку. У зв'язку з цим найбшь-ший iнтерес становлять таю люопдролопчш аспекти:

1) з'ясування впливу лiсу на воднiсть рш (рiчний об'ем стоку води);

2) визначення кшькюно! оцiнки стокорегулювального значення люу в сенсi покращення водного режиму рш через зменшення стоку води в паводко-вi перюди i збiльшення !х у сухi меженнi сезони;

3) встановлення кшьюсно! оцiнки водоохоронного значення лiсу, тобто збшьшення тд його впливом Грунтового живлення рж.

Вплив лiсу на пдролопчний режим рiк вивчався на 45 басейнах Карпат. Вони характеризуються синхронними спостереженнями за стоком води i репрезентують кшматичну i люорослинну пояснiсть Карпат. Площi водозбо-рiв змiнюються вiд 2 до 740 км2, 1х середнi висоти перебувають в межах 6101200 м н.р.м., а лiсистiсть - вщ 12 до 97 %. Насадження представлеш ялино-вими, буковими i мiшаними iз бука, ялищ i ялини деревостанами близько! вь ково!структури.

Основнi морфометричнi характеристики водозборiв запозиченi iз пд-ролопчних довiдникiв, а показники атмосферних опадiв - iз наукових публь кацш [1-3] i матерiалiв гiдрометеослужби. Процент люистоси басейнiв запо-

зичувався iз гiдрологiчних довiдникiв iз нашими уточненнями, як базувалися

на матерiалах люовпорядження.

Показники стоку води (рiчний шар, мтмальт й максимальнi модулi

стоку, коефщент природно1 зарегульованостi рiк) розраховаш нами на основi

опублiкованих у пдролопчних щорiчниках даних про витрати води на пдро-

створах рш. Величини Грунтового живлення рiк запозичеш iз публжаци [1].

Залежнiсть формування стоку паводюв вiд величини опадiв вивчалася на

2 •

п'яти водозборах Закарпатсько! воднобалансово! станци iз площами 8-86 км i люислстю - 20-88 %. До аналiзу було задiяно майже 450 паводюв, зафжсо-ваних станщею в 1960-1989 роках.

Аналiз впливу проценту люистост водозборiв на формування воднос-т гiрських рiк здiйснювали за трьома варiантами:

а) для 35 водозбор1в, розмщених у р1зних природних областях регюну (Зовтшт Карпати, Вододшьно-Верховинська й, частково, Чорнопрсько-Полонинська област1) 1з ютотним р1зноматттям геоморфолопчних, кль матичних { люорослинних умов, властивих для Карпат;

б) для 16 водозбор1в Вододшьно-Верховинсько! област^ що розмщет в приблизно однакових люорослинних умовах 1з дом1нуванням буково-ялицевих { буково-ялинових лю1в;

в) для 13 басейтв Скибових Карпат 1з добре вираженою вертикальною поястс-тю Грунтово-ктматичних умов та люово! рослинносп (буково-ялицев1, буко-во-ялицево-ялинов1 та ялинов1 люи, а також прсько-соснове криволюся). Кореляцiйний аналiз свiдчить про неоднозначнiсть статистичних зв'яз-

кiв стоку рiк iз висотою, опадами та люистютю водозборiв (табл. 1). Так, для 35 водозборiв iз рiзноманiтними природними умовами найбшьш високi ко-ефщенти кореляци виявлено тшьки мiж опадами та водшстю рiк. Для ба-сейнiв Вододшьно-Верховинсько! областi значнi зв'язки спостерiгаються також мiж лiсистiстю, висотою та стоком, а на водозборах Скибових Карпат виражеш висок зв'язки водност рiк iз усiма стокоформувальними факторами. Множинш коефщенти кореляци мiж сукупнiстю всiх показникiв кожно! iз груп водозборiв здебiльшого вiдносно тюш.

Судячи з даних кореляцiйного аналiзу, воднiсть гiрських рiк у межах окремих фiзико-географiчних таксонiв Карпат залежить вiд атмосферного зволоження, висоти та люистост водозборiв. Однак наявнiсть порiвняно тю-них статистичних зв'язкiв мiж стоком i лiсистiстю не можна приймати за дос-товiрний критерш позитивного впливу лiсу на водшсть рiк, оскiльки в розрiзi окремих природних областей розподш лiсистостi знаходиться в достовiрному статистичному зв'язку з опадами та висотою.

Так, коефщенти кореляци лiсистостi з опадами та висотою для водоз-борiв Скибових i Вододiльно-Верховинских Карпат перебувають у межах 0,68-0,80. Окрiм цього, в кожнш iз областей величина опадiв залежить вiд висоти (коефщенти кореляци становлять 0,65-0,97). При виключенш впливу на стiк рiк висоти водозборiв i опадiв тiснота зв'язку водност з процентом люис-тост рiзко понижуеться (частковi коефщенти кореляци перебувають у межах 0,32-0,50). 1з цього випливае висновок, що в межах природних областей опа-

ди, стж i лiсистiсть пiдпорядкованi закономiрностям висотно1" поясностi фiзи-ко-географiчних умов. Тому значш кореляцiйнi зв'язки мiж лiсистiстю i вод-нiстю рж мають випадковий характер.

Табл. 1. Коеф^енти кореляци mîm висотою eodo36opie (м, н.р.м.), ïx опадами _(мм), licucmicmi (%) та pi4HUM стоком (мм)_

Вар1анти розрахуншв кореляци 35 водозбор1в р1зних природних областей 16 водозбор1в Во-додшьно-Верхо-винськоï' област1 13 водозбор1в Скибових Карпат

Парт коефщ1енти кореляци

Висота-опади 0,39 0,65 0,97

Висота-л1сист1сть 0,32 0,72 0,72

Висота-ст1к 0,19 0,50 0,82

Опади- лшистшть 0,42 0,68 0,80

Опади-стш 0,68 0,40 0,86

Л1сист1сть-ст1к 0,36 0,60 0,78

Множинт коефщ1енти кореляци

Опади-висота-ст1к 0,73 0,66 0,98

Висота-л1сист1сть-ст1к 0,33 0,73 0,83

Опади-лшистшть-стш 0,71 0,68 0,89

Висота-опади- лшистшть-ст1к 0,70 0,60 0,83

Частков1 коефщ1енти кореляци

Л1сист1сть-опади при виключент впливу висоти 0,34 0,39 0,03

Лшистшть-стш при виключент впливу висоти 0,11 0,50 0,31

Лшистшть-стш при виключент впливу опад1в 0,32 0,40 0,48

Наведений ан^з св^ить, що на rai прських умов однозначного вис-новку про вплив люистост водозбоpiв на формування водност piK зробити не можна. Це зумовлено тим, що в горах на об'ем piчкового стоку передуЫм впливають кшматичт i ландшафтш особливостi водозбоpiв, а також iншi пpиpоднi чинники, пов'язанi насамперед i3 рельефом i лiтологiею. Вони змь нюються на невеликих площах, часто е прихованими i не завжди шддаються облжу при аналiзi. Теоретично, шд впливом лiсистостi piчна водшсть рж мала би зменшуватися, оскiльки сумарне випаровування лiсу бшьше, нiж польо-вих угiдь [8]. Проте на rai ютотного piзноманiття природних умов piчкових басейшв цей процес ймовipно елiмiнуеться штегральним впливом основних гiдpологiчних фактоpiв - кшматом, метеоумовами, геолого-геоморфолопч-ною будовою та висотною пояснiстю.

На вщмшу вiд нечiткового впливу лiсистостi водозбоpiв на формування водних ресуршв, у Карпатах вiдносно добре виражена ïï роль у полiпшеннi режиму piчкового стоку.

Досить корисною еколопчною властивiстю лiсу е його здатшсть збiльшувати найбiльш цiнний складник водного балансу - грунтове живлення рж. Його величина залежить як вщ атмосферного зволоження (r = 0,79), так i вщсотка центу люистост водозбоpiв (r = 0,83). Емшрична формула piч-

ного Грунтового стоку (Qu, мм), рiчних опадiв (Р, мм) i коефщента лiсистостi /) мае такий вигляд:

Qu = 0,09 P + 90 /л - 86 при R = 0,87 ± 0,06. (1)

1з формули (1) випливае, що на кожш 100 мм збшьшення опадiв Грун-товий стж зростае в середньому на 9 мм, а прирют люистосп на 1 % призво-дить до його збшьшення на 0,9 мм. У горах, як уже зазначалося, опади i процент люистосп водозборiв зростають, як правило, при тднятл висоти н.р.м., тому найбiльшi показники Грунтового стоку притаманш басейнам високих гiпсометричних рiвнiв, а найменшi - водозборам крайового низькопр'я. В умовах однакового атмосферного зволоження рiчна величина цього виду стоку в середньому на 90 мм бшьша, тж на польових водозборах. Загалом один гектар люу сприяе щорiчному приросту об,емiв джерельно1 води на 900м .

Особливо вдаутний позитивний гiдрологiчний вплив лiсу в сухi сезони

1 2

року. Зв'язок мiж мшмальними показниками стоку в цей час (Mmin, л ■с з км ) та коефщентом люистост (/) прямий. Вiн виражаеться такою формулою:

Мтт =0,26 + 3,0 /л при г = 0,69±0,09. (2)

Зпдно з наведеним рiвнянням, лю здатний збiльшувати стiк у меженш сезони в 12 разiв.

1стотний iнтерес становить питання про зарегулювання лiсом павод-кiв, яю формуються за рахунок негативно: статт водного балансу - схилово-го стоку. Досить часто на нього витрачаеться вщ 50 до 90 % вологи паводко-твiрних дошдв [3]. З метою оцiнки впливу люу на цi процеси розглянемо характеристики паводюв на водозборах Закарпатсько1 воднобалансово1 станцiï, де пдрометеослужбою найбiльш повно проводяться спостереження за ïx ви-никненням. Для цього проаналiзовано багаторiчнi матерiали станцiï на двох групах басейшв-аналопв, а власне - трьох водозборах розгалуженоï системи прських потокiв i двох рiчковиx басейнiв.

У табл. 2 наведено характеристики водозборiв, багаторiчнi показники опадiв i стоку води за паводки. Вони свщчать, що лiсистiсть басейшв впливае на максимальнi миттевi модулi стоку та величини схилового живлення паводюв. Так, на водозборах з люистютю понад 60 % щ показники паводюв в 1,11,6 раза менш^ нiж на басейнах з люистютю 20-40 %. У той же час величина та тривалють паводюв по водозборах змшюються мало; чггкого ïx зв'язку з люислстю не прослiдковуеться. Зпдно з розрахованими нами емшричними формулами (табл. 3), при збшьшенш паводкоутворювальних дошiв на водозборах кожноï групи цi показники стоку зростають майже щентично з приб-лизно однаковою iнтенсивнiстю. Вiдмiнностi в ïx параметрах при однакових дощах змiнюються в межах 5-20 %. У цьому вщношенш вiдсутнiсть чiтко ви-раженоï залежностi величини i тривалост паводкiв вiд проценту лiсистостi водозборiв очевидно зумовлена тим, що бшьш лiсистi басейни мають, як правило, бшьшу стрiмкiсть сxилiв i водотоюв, яка спричиняючи пiдвишене сто-коформування, применшуе та затушовуе позитивний вплив люу в процесах зменшення ним об'емiв паводкiв та збшьшення ïxньоï тривалостi.

Табл. 2. Багаторiчнi показники паводшв на водозборах

Характеристики водозборiв iпавод-кiв Водозбори прських потокiв Рiчковi водозбори

п. Студений -с. Верхнiй Студений п. Бранище -с. Лопушне п. Лопушна -с. Лопушне (верх.) р. Голятинка - смт Майдан р. Лопушна -с. Лопушне (нижн.)

Основнi характеристики водозборiв

Площа, км2 8,0 10,3 13,2 86,0 37,3

Нахил водотоку, %о 56,6 66,6 96,3 24,0 63,2

Лiсистiсть, % 20,0 58,0 88,0 43,0 70,0

Середнi величини опадiв i паводкiв за 1960-1989 рр.

Опади, мм 85 96 94 92 94

Сумарний спк, мм 43 42 54 53 49

Коефщент стоку 0,51 0,44 0,57 0,58 0,52

Модуль максимального стоку, -1 2 л-с з км 349 226 226 295 198

Тривалють паводка, доби 13 13 13 14 14

Середш величини опадiв i схилового стоку дощових паводкiв за 1987-1 990 рр.

Опади, мм 66 75 76 72 75

Схиловий спк, мм 29 31 30 30 29

Коефщент стоку 0,44 0,41 0,39 0,42 0,39

Середнi величини стокоформувальн за весняш водопiлля о! вологи i схилового стоку 1987-1990 рр.

Стокоформу-валь- на волога, мм, у т.ч. волога сшгу, мм 231 93 203 79 203 78 257 115 207 74

Схиловий спк, мм 197 152 110 166 115

Коефiцieнт стоку 0,85 0,75 0,54 0,65 0,56

Табл. 3. Емтричш залежностi величини паводшв та Их тривалостi _вiд величини паводкоформуючих дош^в_

Водозб1р (водотж-пост) Залежтсть стоку паводшв (И, мм) ввд опад1в (Р, мм) Залежтсть тривалост1 паводшв (1, доби) ввд опад1в (Р, мм)

кореляцшне ввдношення емтрична формула коефщ1ент кореляцп емтрична формула

Водозбори розгалужено! системи потошв

Студений -с. Верхнш Студений 0,93 И = 0,103-Р1,33 0,84 1= 0,125-Р + 2,3

Бранище -с. Лопушне 0,89 И = 0,088-Р1,32 0,87 1= 0,121-Р + 2,6

Лопушна -с. Лопушне (верх.) 0,93 И = 0,086-Р1,39 0,89 1= 0,120-Р + 1,7

Р1чков1 водозбори

Голятинка -с.м.т. Майдан 0,91 И = 0,076-Р1,41 0,87 1= 0,131-Р + 2,0

Лопушна -с. Лопушне (нижн.) 0,92 И = 0,101-Р1,41 0,86 1= 0,122-Р + 2,3

Найбiльш шюдливий максимальний стж води пiд час паводюв icTOTHO залежить вiд po3Mipy площi водозборiв та проценту ix лicиcтоcтi. Кореля-цiйний аналiз у 40 басейнах Карпат i3 площею вiд 5,7 до 733 км2 та люистютю

вiд 12 до 92 % показав, що мiж площею водозборiв (F, км ) i багаторiчними

1 2

максимальними миттевими модулями стоку (Mmax, л ■с з км ), а також мiж коефщентом лicиcтоcтi (/л) й цими ж показниками стоку юнують зворотш криволiнiйнi зв'язки, кореляцiйнi вiдношення яких вщповщно становлять 0,60 i 0,76. В штегральному виглядi ця залежшсть визначаеться такою емш-ричною формулою:

Mmax = 570/л"0,285 F"0,067 при R = 0,80 ± 0,06. (3)

2

Розрахунки показують, що збiльшення площi водозборiв вiд 0,60 км

(середня площа елементарного басейну) до 1000 км (переЫчна площа ба-

сейну головноi' рiки) викликае зменшення модуля максимального стоку в

1,5 раза. При цьому вш досить рiзко спадае при наростанш площi водозбору 22 до 20-30 км , дещо менше - при збшьшенш площi до 100 км , а при подаль-

шому ii зроcтаннi його спад ослаблюеться. Збiльшення лicиcтоcтi баcейнiв

вiд 0 до 100 % зменшуе цей стж у чотири рази. Найбшьш рiзко вiн спадае при

зростанш лicиcтоcтi до 30-35 %, менше - при збшьшенш ii до 65-70 %, а при

вищш люистост його спад уповiльнюетьcя.

Зменшуючи пiки паводкiв у вологi перюди i збiльшуючи мiнiмальний cтiк води в cуxi сезони, лic сприяе ютотному полiпшенню внутрiшньорiчного режиму рш. 1нтегральним показником такого впливу люу на рiчковий режим може послужити коефщент природного зарегулювання стоку води [6]. Зв'язок мiж ним (ф) i коефiцiентом лicиcтоcтi /л) прямий i виражаеться такою емпiричною формулою:

ф= 0,29/л + 0,27 при r = 0,70± 0,05. (4)

1з цього рiвняння випливае, що лю, порiвняно з безлюними угiддями, потенцiйно зданий полiпшувати зарегульовашсть рiчкого стоку в два рази.

Таким чином, вивчення впливу люистост водозборiв на формування стоку рш Карпат cвiдчить, що вона ютотно полiпшуе його генезис та зарегулювання. Останне досить чггко проявляеться у збшьшенш загального об'ему Грунтового живлення рж, зроcтаннi меженного стоку в cуxi сезони, зменшен-ш схилового складника паводкiв та ix максимальних миттевих показникiв. Найкращим режимом стоку видшяються басейни з люистютю понад 65-70 %, а найпршим - менше 30-35 %.

Лггература

1. Галущенко Н.Г. Водный баланс рек бассейна Днестра// Труды УкрНИИГМИ. - М.: Гидрометеоиздат. - 1977, вып. 153. - С. 125-139.

2. Кирилюк М.И. Водный баланс// Тепловой и водный режим Украинских Карпат. -Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - С. 202-218.

3. Лютик П.М. Паводки// Опасные гидрометеорологические явления в Украинских Карпатах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - С. 120-149.

4. Олийник В.С. Водоохранная и водорегулирующая роль горных лесов Карпат// Гидрологическая роль лесных геосистем. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. -С. 73-79.

5. Перехрест С.М., Кочубей С.Г., Печковська О.М. Шюдлив1 стихшш явища в Украшських Карпатах та засоби боротьби з ними. - К.: Наук. думка, 1971. - 200 с.

6. Соколовский Д.Л. Речной сток. - Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - 536 с.

7. Чубатий О.В. Прсью люи - регулятори водного режиму. - Ужгород: Карпати, 1984. -

104 с.

8. Шпак И.С. Влияние леса на водный баланс водосборов. - К.: Наук. думка, 1968. -

284 с.

УДК 630*116 1нж. Р.В. Осташук - 1вано-Франмвське обласне

упраелтня лкового i мисливського господарства

ВПЛИВ БУД1ВНИЦТВА ПРОДУКТОПРОВОД1В НА Л1СОВ1 НАСАДЖЕННЯ ВИГОДСЬКОГО Л1СОВОГО ГОСПОДАРСТВА

Внаслщок природних процеав та антропогенного впливу зменшуеться люис-тють прсько" частини Карпат, як найбшьш вразливо" до зовшшшх вплив1в. Значний вплив на бюгеоценотичний покрив прсько" частини регюну мають магютральш про-дуктопроводи прокладеш в Украшських Карпатах. Вивчення причин та розм1р1в такого впливу на бюгеопокрив дае змогу стабшзувати процеси дигресп та запоб1гти "м.

Ключов1 слова: бюгеоценотичний покрив, продуктопроводи, дигресивш процеси, район в1тровалонебезпечносп.

Eng. R.V. Ostashuk - Ivano-Frankivsk Regional Forest Husbandry

The influence of building product pipelines on the State Enterprise "Vyhoda forestry" forest ranges

Natural processes and anthropogenic influence decrease the forest-land percentage of the mountainous part of the Carpathians as it is the most sensitive to exposure. Primary product pipelines in the Carpathians of Ukraine have significant influence upon biogeoce-notic surface of the regional mountainous parts. Studying of the causes and levels of the very influence lets stabilize and even avoid the digressive processes.

Keywords: biogeocenotic surface, product pipelines, digressive processes, windfall danger.

Карпати, за винятком певно" територи високопр'я, були до початку агрикультурного перюду повшстю вкрит люами. Внаслщок господарського впливу люистють тут скоротилася у три рази. Враховуючи, що прська система розташована в зош надзвичайно вологого кшмату i характеризуеться дуже складним рельефом з густою мережею водних артерш, такий стан люистост не можна вважати задовшьним.

Охорона рослинного покриву е не тшьки запорукою стабшьносл природних екосистем, а й сприяе збереженню шшо" складово" "х частини - Грунту - цього важливого природного багатства Земно" куль Знищення природного рослинного покриву, особливо в умовах перешченого рельефу, призводить до розвитку ерозшних процеЫв.

Дослщження науковщв 1нституту екологи Карпат [2] показали, що бь огеоценотичний покрив Карпатського регюну зазнав глибоких антропоген-них змш не лише в мюцях аграрного освоення чи урбашзаци, а й у найменш зачепленому цими процесами прсько-карпатському люовому комплекс^ Гли-боко змшеш його функцюнальш показники, зокрема бюпродукцшш, захисш