CC BY
72
УДК 556.5.01 (282) (575.2)
Зависимость естественной зарегулированности стока рек Кыргызстана от водности года
И.А Эгизов, Б.С. Ордобаев, Ю.Ф. Пархоменко Кыргызско-Российский Славянский университет
Влияние водности года на степень естественной зарегулированности рек имеет важное значение для хозяйствующих субъектов и населения. Водопользователи и водопотребители заинтересованы в основном в постоянном, стабильном стоке без перебоев и резких подъемов. Это означает, что для них наиболее благоприятен сток рек с высокой степенью естественной зарегулированности. Для основного водопотребителя в Кыргызстане -орошаемого земледелия - важен зарегулированный сток, хотя бы в теплый (вегетационный) период года. Кроме того, низкая степень естественной зарегулированности стока рек представляет для всех огромную опасность в виде паводков и наводнений, приносящих разрушения и даже человеческие жертвы на прилегающих затопляемых территориях[1, 5].
Таким образом, вопросы влияния водности года на внутригодовое распределение стока имеют, кроме научно-теоретического, также и важное практическое значение.
Тем не менее для горных стран этот вопрос изучен крайне недостаточно. Различные исследователи изучали связь водности года с разными параметрами внутригодового распределения стока рек региона.
Так, изучая реки Центральной Азии З.В.Джорджио (1944) пришла к выводу, что зависимости между временем прохождения максимальных расходов и водностью года не обнаруживается. Она констатировала лишь, что у рек с преимущественно снеговым питанием в маловодные годы отмечаются несколько более ранние даты прохождения максимальных расходов.
Данные выводы легко объяснимы, поскольку даты прохождения максимума, а равно и начала половодья зависят от термического режима и не связаны с запасами воды в снежном покрове, а следовательно, не должны зависеть от водности года. З.В. Джорджио выявлены сравнительно тесные связи между внутригодовым распределением стока и температурным режимом, что также вполне логично.
В.Л.Шульц детально исследовал внутригодовое распределение стока рек в годы с различной водностью [2], однако не обнаружил у многоводных, маловодных, средневодных лет каких-то особых, только им присущих черт режима стока. Существует только более высокая вероятность раннего прохождения максимальных расходов в маловодные годы для рек снегового и снего-ледникового типов питания.
Кроме того, В.Л.Шульц выявил, что сток осенне-зимнего периода бывает относительно низким чаще в многоводные годы, нежели в маловодные. Происходит это, по-видимому, вследствие большей относительной роли подземного питания в годы с пониженной водностью. Он пришел к выводу в итоге, что характеристики внутригодового распределения стока зависят в основном от хода температур в период снеготаяния, а не от влагозапасов снежного покрова.
М.Н.Большаков, детально исследуя воздействие водности года на внутригодовое распределение стока рек Тянь-Шаня, подтвердил в целом и расширил научные результаты своих предшественников. Прежде всего это касается высокогорных, ледниковых и снеголедниковых рек, поскольку сток их определяется термическим режимом и мало связан со снегозапасами конкретного года, а общие (многолетние) запасы снега и льда в высокогорье значительны и намного превышают абляционные возможности одного сезона снеготаяния.
Реки же с низкими водосборами питаются, наоборот, преимущественно талыми водами сезонных снегов. Сток их коррелирует с годовыми суммами осадков, здесь имеет место синхронность многолетних колебаний стока за год и по сезонам, и, следовательно, должна четко проявляться связь водности года с распределением стока в течение его. Фактически же эта связь в большинстве случаев искажается или затушевывается дополнительными отклонениями в колебаниях стока, вызываемыми факторами, не зависящими непосредственно от водности года. В результате нарушается синхронность колебаний стока за год и за сезоны (весна, лето).
Среди упомянутых факторов наибольшую роль играют конкретные для разных лет сочетания метеоусловий, определяющих процессы накопления влаги на водосборе, процессы таяния, поступления её в речную сеть в отдельные отрезки времени. Это вносит определенное разнообразие в относительное внутригодовое распределение стока в годы одинаковой водности и, наоборот, схожее распределение в годы, различные по водности. В итоге М.Н.Большаков делает общий вывод о том, что для горных рек Тянь-Шаня влияние водности года на внутригодовое распределение стока проявляется весьма слабо и только у ограниченного числа рек и лишь в годы экстремальной водности [3] .
Таким образом, проблема влияния водности года на внутригодовое распределение стока достаточно сложна и многообразна.
Автором исследована одна сторона этого вопроса - зависимость коэффициента естественной зарегулированности стока от водности года [6].
Были рассчитаны коэффициенты корреляции г между модульными коэффициентами водности года К и коэффициентами естественной зарегулированности стока ф на основании многолетних данных
наблюдений по 85 гидрологическим постам сети Кыргызгидромета [4] . Полученные значения коэффициента корреляции г распределены в интервале от -0,89 до +0,75. Из них 68 значений (83%) расположены в интервале от -0,30 до -0,89, а 48 значений (57%) - в интервале от -0,45 до -0,89.
При проверке уровней значимости коэффициентов корреляции г по формуле предельной ошибки Л=4Бг , где Ег =0,674о> , а Стг =(1 - г2)/(^п-1)
значимы оказались 52 из 85 коэффициентов корреляции, что составляет 61%.
Таким образом, можно констатировать наличие обратной зависимости коэффициентов естественной зарегулированности от водности года у большинства рек Кыргызстана. Здесь нет противоречия с результатами работ других исследователей, отмечавших в основном отсутствие связи, ибо они исследовали при этом другие параметры внутригодового распределения стока (даты начала, максимума, окончания половодья, продолжительность его, распределение его по месяцам, периодам и сезонам), но не коэффициенты естественной зарегулированности.
Наличие устойчивой обратной связи по большинству водосборных бассейнов объясняется, вероятнее всего, тем фактом, что в годы повышенной водности половодье также выше (а сток его составляет 6095% годового), а доля базисного стока меньше и, соответственно, меньше и значение коэффициента естественной зарегулированности стока, рассчитываемого как отношение базисного стока (до линии К=1 на гидрографе) к полному годовому стоку.
Традиционная для горной гидрологии зависимость от средневзвешенной высоты водосборного бассейна не обнаружена для значений коэффициентов корреляции между модульными коэффициентами водности года и коэффициентами естественной зарегулированности. Можно лишь отметить с небольшой долей уверенности, что для низкорасположенных водосборов - ниже 2800 м -повсеместно наблюдается наличие такой связи, а более высокорасположенные водосборы характеризуются как высокими, так и низкими значениями коэффициентов корреляции.
При исследовании зависимости коэффициентов корреляции между модульными коэффициентами водности года и коэффициентами естественной зарегулированности от оледенения водосборных бассейнов обнаружена интересная тенденция к снижению величины г при увеличении степени оледенения водосбора. А при росте площади оледенения выше 10% от площади водосборного бассейна связь с водностью года исчезает полностью. На водосборах же с отсутствием оледенения либо с долей оледенения менее 10% наблюдается как наличие, так и отсутствие связи для различных регионов.
При исследовании выявлена связь коэффициентов корреляции г с коэффициентами естественной зарегулированности стока, то есть чем выше коэффициент естественной зарегулированности, тем лучше связь его с водностью года. При графическом построении выделяются довольно тесные зависимости для бассейнов р.Нарын, северного берега оз.Иссык-Куль, южного берега оз. Иссык-Куль и в Кочкорском регионе.
Была также предпринята попытка установить влияние водности года в многолетнем разрезе на естественную зарегулированность стока для гидропостов с наличием связи г > 0,4. Полученные зависимости носят по большей части отчетливый характер, хотя зависимость недостаточно тесная. Провести линию связи и получить её уравнение не представляется возможным ввиду низкой её тесноты, тем не менее тенденция явно присутствует.
При выполнении расчетов весь ряд наблюдений был разделен на маловодные годы К <1,00 и многоводные годы К >1,00 . Для этих двух групп лет рассчитаны средние значения коэффициентов естественной зарегулированности стока ф. Максимальные расхождения средних для многоводных и средних для маловодных лет значений ф достигают 0,06 ( =0,78 для многоводных лет и = 0,72 для маловодных) для гидропоста р.Тюлек-Тюлек. Разница Дф=0,05 обнаружена на реках Турасуу, Чон-Нарын, Жазы. По остальным водосборам разница средних коэффициентов естественной
зарегулированности для многоводных и маловодных лет ещё меньше.
Заключение: Таким образом, нами выявлено, что с ростом водности года снижается величина коэффициента естественной зарегулированности стока. Это объясняется повышенным ростом объёма стока половодного периода в многоводные годы, отсюда -снижение естественной зарегулированности в такие периоды. В маловодные же годы пик половодья заметно снижен, и основную часть годового объёма стока составляет меженный, базисный сток, соответственно естественная зарегулированность стока возрастает.
Выявленные зависимости следует учитывать в процессах водопотребления речного стока, а также при планировании вододеления между водопользователями.
