МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

 

 
«РОЛЬ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА СЕЛЬСКИХ ТЕРРИТОРИЙ В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ АПК»
 
(МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ)
 
Москва 2007


УДК 556.16
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВОДНОСТИ ГОДА НА ВНУТРИГОДОВОЕ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СТОКА В БАССЕЙНЕ РЕКИ ВОЛГИ*

Е.Г. Иванов, Г.Х. Исмайылов
Институт водных проблем РАН, г. Москва, Россия

The question about influence of annual runoff on intraannual distribution of a runoff in a river basin of Volga is considered. The estimation of this influence on a number of private water basin is carried out. It is shown, that communication between intraannual distribution of a runoff of the rivers and annual runoff year in various areas is shown differently. Most precisely she is traced on the rivers in the top part of pool.

Вопрос оценки влияния водности года на внутригодовое распределение речного стока или, точнее, вопрос определения расхождений в процентном внутригодовом распределении стока рек в маловодные, средние по водности и многоводные годы является весьма важным в практическом отношении, поскольку касается выбора методологии выполнения соответствующих инженерно-гидрологических расчетов и моделирования хода гидрологических процессов. Надо сказать, что различный характер внутригодового распределения стока рек в маловодные, средние по водности и многоводные годы может вызываться некоторым изменением условий формирования поверхностных вод. Действительно, в многоводные годы обычно уменьшается доля весеннего стока в годовом объеме и увеличивается процент летне-осеннего стока. В маловодные годы, наоборот, возрастает роль весеннего стока в формировании годовых величин водности и снижается роль летне-осеннего стока. В средние по водности годы относительные показатели половодного и низкого стока занимают чаще всего среднее положение в общем диапазоне своего изменения. Вместе с тем возможны и другие варианты изменения сезонных величин водности в годовом объеме. Например, в многоводные годы может увеличиваться доля весеннего стока и снижаться процент летне-осеннего стока. Что касается процентного содержания зимнего стока в годовом объеме, то оно с увеличением водности года может как повышаться, так и понижаться. Все зависит от регулирующей способности водосборов.

Вообще нужно иметь в виду, что расхождения в процентном внутригодовом распределении речного стока в годы различной водности определяются сложным характером протекания гидрологических процессов – наличием в их структуре детерминированной и случайной составляющих. Наличие детерминированной составляющей, как известно проявляется в последовательной смене гидрологических фаз на реках, а присутствие случайной составляющей выражается в стохастическом характере изменения количественных показателей этих фаз (сроков наступления и окончания фаз, объемов сезонного стока, распределений сезонных величин водности по месяцам).

Оценка влияния водности года на внутригодовое распределение стока в бассейне    р. Волги проводилась по данным о боковой приточности в водохранилища Волжско-Камского каскада. В качестве объектов оценки, по которым обобщалась информация о водном режиме рек, выступали частные водосборы водохранилищ Иваньковского, Угличского, Рыбинского, Горьковского, Куйбышевского, Саратовского и Волгоградского на р. Волге и частные водосборы водохранилищ Камского, Воткинского и Нижнекамского на р. Каме.

Данные о боковой приточности в водохранилища Волжско-Камского каскада получены в Институте АО Гидропроект. Относятся они к периоду 1914–2005 гг. Определялись эти характеристики по материалам регулярных гидрометрических наблюдений на опорной сети и с привлечением метода гидрологической аналогии (с использованием приема распространения расчетных модулей стока на неосвещенные наблюдениями территории). Данные о боковой приточности к водохранилищам устанавливались по годовым, сезонным, месячным и частично декадным интервалам времени. Годовой интервал включает период с апреля по март (IV–III). Весенний сезон охватывает отрезок времени с апреля по июнь (IV–VI). В летне-осенний период входят месяцы с июля по октябрь и две первые декады ноября (VII–XI1-2). К зимнему сезону относится третья декада ноября и месяцы с декабря по март (XI3–III). Лишь для водосборной площади Иваньковского водохранилища, находящейся в самой западной части бассейна р. Волги, за весну принимались месяцы с марта по май (III–V), за летне-осенний период – месяцы с июня по ноябрь (VI–XI) и за зимний сезон – месяцы с декабря по февраль (XII–II).

По указанным данным, прежде всего, оценивались статистические параметры сезонного и годового притока в водохранилища, характеризующие вероятностные закономерности распределения соответствующих величин боковой приточности. Значения этих параметров приводятся в табл. 1.

Таблица 1
Параметры сезонного и годового бокового притока в водохранилища
Волжско-Камского каскада

Водохранилище

Сезон,
год

Средний
приток,  км3

Коэффициент вариации

Коэффициент
асимметрии

1

2

3

4

5

 

Иваньковское

весна
лето-осень
зима
год

4,89
2,87
0,90
8,66

0,28
0,54
0,52
0,26

0,1
1,0
1,5
0,0

 

Угличское

весна
лето-осень
зима
год

2,26
0,86
0,62
3,74

0,34
0,75
0,69
0,32

0,6
1,5
1,9
0,6

 

Рыбинское

весна
лето-осень
зима
год

12,2
5,21
3,23
20,7

0,28
0,49
0,53
0,27

0,8
1,0
1,4
0,3

 

Горьковское

весна
лето-осень
зима
год

11,7
4,79
2,62
19,1

0,26
0,62
0,50
0,28

0,3
1,7
2,1
0,5

 

Чебоксарское

весна
лето-осень
зима
год

37,8
12,6
9,68
60,0

0,29
0,36
0,38
0,23

0,5
1,1
0,8
0,4

 

Куйбышевское

весна
лето-осень
зима
год

27,6
8,85
5,35
41,8

0,27
0,39
0,38
0,25

0,7
1,0
1,5
0,8

 

 

Саратовское

весна
лето-осень
зима
год

4,93
1,37
0,98
7,28

0,47
0,76
0,66
0,47

0,5
2,2
1,3
0,8

 

Волгоградское

весна
лето-осень
зима
год

2,22
0,26
0,47
2,95

0,75
0,45
0,96
0,65

1,0
0,0
2,4
0,9

 

Камское

весна
лето-осень
зима
год

32,3
15,5
6,21
54,0

0,21
0,36
0,32
0,20

0,3
0,9
1,4
0,0

 

Воткинское

весна
лето-осень
зима
год

2,14
0,81
0,50
3,45

0,55
0,49
0,49
0,50

0,9
0,5
0,6
0,7

 

Нижнекамское

весна
лето-осень
зима
год

22,5
9,10
5,17
36,8

0,31
0,41
0,39
0,29

0,8
1,5
0,8
0,8

 

Как видно из табл. 1, показатели изменчивости, а также асимметричности распределения сезонного притока (весеннего, летне-осеннего и зимнего) в водохранилища Волжско-Камского каскада чаще всего принимают разные значения асимметричности распределения годовых величин притока. Такое положение может объясняться неоднородностью условий формирования поверхностных вод в бассейне р. Волги внутри года.

Далее по указанным выше данным была проведена оценка связей между сезонным и годовым стоком на реках Волжского бассейна. Определялись коэффициенты корреляции, угловые коэффициенты и свободные члены этих связей. Положение линий связи устанавливалось по регрессионной модели. Результаты подобной оценки помещены в табл. 2. Приведенные в этой таблице данные показывают, что на реках рассматриваемого региона связи между сезонным и годовым стоком проявляются весьма отчетливо.

Наиболее тесными являются связи между весенним и годовым и между летне-осенним и годовым стоком. Коэффициенты корреляции изменяются в основном в пределах 0,60-0,90. Несколько слабее выражены связи между зимним и годовым стоком. Коэффициенты корреляции принимают значения в интервале 0,5-0,7.

Для количественной оценки влияния водности года на внутригодовое распределение стока в бассейне р. Волги были проведены следующие расчеты. Для каждого водохранилища по имеющимся данным о боковой приточности выбирались пять самых маловодных и пять самых многоводных лет. Для этих лет выписывались объемы годового, весеннего, летне-осеннего и зимнего притока. Затем для каждой группы лет производилось суммирование величин годового и сезонного притока. По получаемым суммарным объемам годового и сезонного притока определялось среднее процентное распределение сезонных величин водности в очень маловодной и очень многоводной группах лет. Для среднего по водности года осредненное процентное распределение сезонного притока устанавливалось по данным графы 3 табл. 1. Результаты проведенной подобным образом оценки распределений сезонного стока в Волжском бассейне в годы различной водности представлены в табл. 3.

Таблица 2
Оценка связей между сезонным и годовым боковым притоком
в водохранилища Волжско-Камского каскада

Водохранилище

 

Связь

Параметры регрессионной связи

коэффициент корреляции

угловой
коэффициент

свободный член,  км3

 

Иваньковское

весна – год
лето-осень – год
зима – год

0,57
0,78
0,57

0,34
0,54
0,12

1,92
-1,80
-0,12

 

Угличское

весна – год
лето-осень – год
зима – год

0,62
0,70
0,68

0,39
0,37
0,24

0,81
-0,53
-0,28

 

Рыбинское

весна – год
лето-осень – год
зима – год

0,74
0,77
0,63

0,46
0,35
0,19

2,84
-0,53
-0,28

 

Горьковское

весна – год
лето-осень – год
зима – год

0,73
0,78
0,61

0,42
0,43
0,15

3,71
-3,50
-0,21

 

Чебоксарское

весна – год
лето-осень – год
зима – год

0,84
0,58
0,51

0,68
0,19
0,13

-2,91
1,38
1,53

 

Куйбышевское

весна – год
лето-осень – год
зима – год

0,89
0,73
0,67

0,63
0,24
0,13

1,35
-1,28
-0,07

 

Саратовское

весна – год
лето-осень – год
зима – год

0,92
0,82
0,64

0,63
0,25
0,12

0,36
-0,45
0,09

 

Волгоградское

весна – год
лето-осень – год
зима – год

0,92
0,82
0,64

0,84
0,04
0,12

-0,27
0,14
0,13

 

Камское

весна – год
лето-осень – год
зима – год

0,97
0,69
0,49

0,49
0,40
0,11

5,72
-6,12
0,40

 

Воткинское

весна – год
лето-осень – год
зима – год

0,397
0,89
0,83

0,67
0,21
0,12

-0,18
0,09
0,09

 

Нижнекамское

весна – год
лето-осень – год
зима – год

0,90
0,81
0,65

0,60
0,28
0,12

0,60
-1,27
0,67

 

 

Таблица 3
Процентное распределение сезонного бокового притока в водохранилища
Волжско-Камского каскада в годы различной водности

Водохранилище

 

Сезон

Средний процент сезонного притока в годы

очень
маловодный

средний по водности

очень
многоводный

 

Иваньковское

весна
лето-осень
зима

61,7
27,8
10,5

56,5
33,1
10,4

42,2
48,8
9,0

 

Угличское

весна
лето-осень
зима

69,3
15,4
15,3

60,4
23,0
16,6

47,9
29,3
22,8

 

Рыбинское

весна
лето-осень
зима

70,5
16,7
12,8

59,2
25,2
15,6

48,6
32,1
19,3

 

Горьковское

весна
лето-осень
зима

64,54
20,3
15,2

61,2
25,1
13,7

45,2
41,6
13,2

 

Чебоксарское

весна
лето-осень
зима

65,2
19,7
15,1

62,9
20,0
16,1

60,2
23,0
16,8

 

Куйбышевское

весна
лето-осень
зима

62,1
21,8
16,1

66,0
21,2
12,8

65,6
21,7
12,7

 

Саратовское

весна
лето-осень
зима

68,1
19,7
12,2

67,7
18,8
13,5

56,9
28,3
14,8

 

Волгоградское

весна
лето-осень
зима

73,3
10,3
16,4

75,3
8,8
15,9

80,1
6,1
13,8

 

Камское

весна
лето-осень
зима

60,3
27,2
12,5

59,8
28,7
11,5

57,4
31,5
11,1

 

Воткинское

весна
лето-осень
зима

60,3
26,3
13,4

62,0
23,5
14,5

67,2
20,3
12,5

 

Нижнекамское

весна
лето-осень
зима

61,4
25,1
13,5

61,2
24,7
14,1

63,6
24,87
11,6

Анализируя данные табл. 3, следует заметить, что связь между внутригодовым распределением стока и водностью года хорошо выражена в режиме рек Верхневолжского района. На водотоках же других районов эта связь проявляется не столь отчетливо или вовсе отсутствует. Подобные расхождения в характере протекания гидрологических процессов на рассматриваемой территории вызываются неоднородностью условий формирования поверхностных вод в ее пределах и, в частности, изменением соотношений между основными источниками питания рек. Действительно, из данных табл. 3 можно видеть, что в бассейне р. Волги при продвижении с северо-запада на юго-восток происходит заметное увеличение доли весеннего (половодного) стока в годовом объеме и уменьшение доли летне-осеннего (дождевого и грунтового) стока на реках. Проявление такой тенденции связано с изменением климатических условий в указанном направлении (с последовательной сменой зон избыточного, достаточного и недостаточного увлажнения).

 


* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 07-05-00121-а).