МОНИТОРИНГ ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ КАВКАЗСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРИРОДНОГО БИОСФЕРНОГО ЗАПОВЕДНИКА - Студенческий научный форум

V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

МОНИТОРИНГ ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ КАВКАЗСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРИРОДНОГО БИОСФЕРНОГО ЗАПОВЕДНИКА

 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Государственный мониторинг водных объектов является составной частью системы государственного мониторинга окружающей среды. В современных условиях научно-технического процесса мониторинг природной среды, в том числе – водных ресурсов, является одной из актуальных проблем.

В пределах территории КГПБЗ речная сеть представлена свыше трех тысячами ручьев, речушек и рек, берущих начало с Главного Кавказского хребта и его отрогов и принадлежащих к бассейнам Черного и Азовского морей. Около 95% общего числа рек приходится на долю малых водотоков. Речная сеть разделена Главным Кавказским хребтом на два гидрологических района: бассейны южного и северного макросклонов. К северному относятся бассейны рек Белой, Киши, Уруштена, Курджипса, Озерной, Малой Лабы и др., к южному – Шахе, Мзымта, Ачипс и др.

Для основных рек северного макросклона характерно асимметричное строение бассейнов рек, что объясняется особенностями рельефа: узкие глубоких ущелья, перемежающиеся расширенными участками межгорных котловин, где скорость течения уменьшается, откладываются твердые наносы, а русла разбиваются на рукава. Реки южного макросклона Большого Кавказа имеют значительные высоты истоков в высокогорной зоне (Мзымта, Шахе и др.), характеризуются малой протяженностью, большим перепадом падения и расчлененностью на многочисленные мелкие водосборные бассейны.

Густота речной сети в пределах заповедника составляет 1,5-1,9 км/км2, водность – 50-70 л/с·км2 в зоне формирования стока горных рек. Питание рек зависит от особенностей климата, геологического строения и высоты расположения бассейна и происходит за счет талых вод ледников, снежников и сезонных снегов, дождей, вызывающих в ряде районов паводки в течение всего года, и подземных вод, имеющих сложную связь с поверхностными водами.

Согласно гидрологического районирования Северо-Западного Кавказа, по водному режиму и с учетом гипсографии, в пределах территории заповедника выделены два гидрологических района:

1. Горно-лесная зона;

2. Высокогорная зона.

Реки горно-лесной зоны заповедника характеризуются весенне-летним половодьем и паводками в течении летнего, осеннего и зимнего сезонов. Начало половодья, в зависимости от высоты, приходится в среднем на середину марта-апреля. Наиболее многоводным является период с апреля по июнь (в среднем около 50% годового стока). Наиболее маловодный – период август-декабрь (20-30% годового стока).

Реки высокогорной зоны заповедника характеризуются относительно невысоким, но длительным половодьем (май-август, 70-75% годового стока), формируемым преимущественно талыми водами ледников и снежников. Самый маловодный период – декабрь-март (10% годового стока).

В соответствии с условиями увлажнения и теплообеспеченности, для территории заповедника характерно общее понижение годового стока рек с юга на север и с запада на восток. Величина годового стока рек изменяется от 500 мм на севере заповедника до 2500-3000 мм в его высокогорной зоне. Коэффициент вариации годового стока составляет 0,15 на юге и 0,2 – на севере.

В пределах Кавказского заповедника ледники и снежники Главного Кавказского хребта питают многочисленные ручьи, сливающиеся в бурные порожистые реки. Основными водосборными бассейнами северного макросклона являются: 1. р. Белая с пятью крупными: Молчепа, Киша, Березовая, Чесу, Безымянная и многочисленными мелкими притоками; 2. р. Малая Лаба; 3. р. Уруштен; 4. р. Киша; 5. р. Курджипс. Водосборные бассейны южного макросклона включают в себя бассейны: 1. р. Мзымта; 2. р. Шахе и др.

Все водосборные бассейны в их верхнем течении являются крупными водными объектами региона, поэтому необходима оценка нормы годового стока. Годовой сток в норме является результатом сложного взаимодействия многих факторов. Средний многолетний модуль годового стока (М) от пяти факторов, влияющих на его норму, можно представить в виде формулы:

М = f (x, t°, Hср, fлес, hв), (1)

где: x, t° – средние многолетние осадки и среднегодовая температура;

Hср – средняя взвешенная высота водосбора;

fлес – площадь лесистости в %;

hв – глубина эрозионного вреза долин.

Это выражение следует представить как линейную модель:

М = а1х – а2 t° + a3 Hср + а4 fлес + а5 hв + В (2)

где: В – свободный член;

а1, а2, а3, а4, а5 – коэффициенты регрессии.

Для расчета на ЭВМ (ЕС-1032) математической модели нормы годового стока использовались данные по бассейнам рек, представленные биосферной станцией «Джуга», расположенной в междуречье Киши и Уруштена.

В результате многофакторного анализа на ЭВМ, модуль годового стока в норме выражается в виде следующей математической модели:

М = 0,003 х – 3,75 t° + 0,0007 Нср + 0,114 fлес + 0,02 hв + 28,85 (3)

В состав математической модели включены те факторы, которые по физическим соображениям рассматриваются наиболее существенными. Судя по коэффициентам регрессии, эти 5 рассмотренных факторов вносят определенный вклад в процесс формирования нормы годового стока. Такие существенные факторы и определили основной вид указанной связи. Об удельном весе каждого частного аргумента при формировании стока позволяют судить рассчитанные коэффициенты регрессии математической модели. Анализ этих данных показывает, что определяющее влияние на норму годового стока оказывают климатические факторы (атмосферные осадки и температура воздуха). Все остальные параметры (рельеф, растительный покров и др.) влияют на сток постольку, поскольку они воздействуют на количество осадков и испарение.

Для расчета удельных водных ресурсов бассейнов рек, в математическую модель вставлены среднемноголетние данные пяти факторов, в результате получены нормы годового стока. Выполнены математические модели нормы годового стока для водосборных бассейнов рек (в пределах КГПБЗ) северного макросклона: Белой (табл. 1), Курджипса (табл.2), Киши (табл. 3), Малой Лабы (табл. 4), Уруштена (табл. 5) и бассейнов рек южного макросклона: Мзымты (табл. 6), Шахе (табл. 7).

Таблица 1. – Значение функции и аргументов математической модели нормы годового стока водосборного бассейна реки Белой (в пределах КГПБЗ)

пп

Река-пункт

Функция

М,

л/с·км2

Аргументы

     

Х,

мм

Hср,

м

fлес,

%

hв,

см

1

р. Березовая – устье

58,4

1940

3,9

2530

80

597

2

р. Чесу – устье

57,6

1820

4,1

2970

77

583

3

р. Молчепа – устье

51,3

1780

4,3

1980

82

428

4

р. Киша – лагерная (караулка)

31,7

1500

4,8

1680

75

329

5

р. Белая – Гузерипль

52,8

1420

5,2

1580

75

513

Среднее

50,36

1692

4,5

2148

78

490

Площадь водосбора – 2790 км2.

Коэффициент множественной корреляции – 0,92.

Таблица 2. – Значение функции и аргументов математической модели нормы годового стока водосборного бассейна реки Курджипс (в пределах КГПБЗ)

пп

Река-пункт

Функция,

М,

л/с·км2

Аргументы

     

Х,

мм

Hср,

м

fлес,

%

hв,

см

1

Безводная – устье

24,4

850

6,9

309

75

240

2

Татарка – устье

26,8

1100

6,7

367

80

310

3

Морозка – устье

31,4

1310

6,0

524

80

385

4

Сухая Балка – устье

44,8

1420

6,3

850

85

460

5

Мезмай – устье

40,6

1400

6,7

808

85

470

6

Пальмовая – устье

49,6

1510

5,1

770

85

485

7

Безымянка - устье

28,4

1005

4,7

507

90

311

Среднее

35,1

1228

6,1

591

83

380

Площадь водосбора – 765 км2.

Коэффициент множественной корреляции – 0,91.

Таблица 3. – Значение функции и аргументов математической модели

нормы годового стока водосборного бассейна реки Киши (в пределах КГПБЗ)

пп

Река-пункт

Функция

М,

л/с·км2

Аргументы

     

Х,

мм

Hср,

м

fлес,

%

hв,

см

1

р. Княжеская – устье

57,1

1830

3,9

2955

85

481

2

р. Мордовская – устье

49,3

1710

4,4

1947

82

397

3

р. Малая Туровая – устье

48,7

1640

4,5

1925

80

411

4

р. Грустная – устье

56,7

1745

3,7

2710

85

498

5

р. Туровая – устье

52,7

1628

4,1

2530

83

427

6

р. Киша – лагерная

31,7

1500

4,8

1680

75

329

Среднее

49,4

1676

4,2

2291

82

424

Площадь водосбора – 500 км2.

Коэффициент множественной корреляции – 0,93.

Таблица 4. – Значение функции и аргументов математической модели нормы годового стока водосборного бассейна реки Малой Лабы (в пределах КГПБЗ)

пп

Река-пункт

Функция

М,

л/с·км2

Аргументы

     

Х,

мм

Hср,

м

fлес,

%

hв,

см

1

р. Цахвоа – устье

61,4

1990

3,1

2490

87

619

2

р. Умпырь – устье

56,8

1975

3,5

2150

85

549

3

р. Безымянка – устье

55,7

1840

3,4

2040

80

478

4

р. Псебайка – устье

54,3

1780

4,1

1830

75

412

5

р. Шедок – устье

54,7

1790

4,0

1920

75

434

Среднее

56,7

1875

3,6

2086

81

499

Площадь водосбора – 1180 км2.

Коэффициент множественной корреляции – 0,90.

Таблица 5. – Значение функции и аргументов математической модели нормы годового стока водосборного бассейна реки Уруштен (в пределах КГПБЗ)

пп

Река-пункт

Функция

М,

л/с·км2

Аргументы

     

Х,

мм

Hср,

м

fлес,

%

hв,

см

1

р. Бамбачка – устье

63,8

1700

4,2

2960

85

540

2

р. Челепсы – устье

58,2

1800

4,4

2720

82

495

3

р. Озерная – устье

55,6

1650

5,2

1880

76

257

4

р. Аспидная – устье

52,0

1920

4,5

2620

80

392

Среднее

57,4

1767,5

4,6

2545

80,8

421

Площадь водосбора – 428 км2.

Коэффициент множественной корреляции – 0,89.

Таблица 6. – Значение функции и аргументов математической модели нормы годового стока водосборного бассейна реки Мзымта (в пределах КГПБЗ)

пп

Река-пункт

Функция

М,

л/с·км2

Аргументы

     

Х,

мм

Hср,

м

fлес,

%

hв,

см

1

р. Азмыч – устье

66,4

2390

6,1

2130

82

587

2

р. Ченешижган – устье

66,1

2245

6,3

2670

80

554

3

р. Пслух – устье

65,1

2100

6,7

1900

78

499

4

р. Пудзико – устье

64,3

2005

6,8

2020

75

483

Среднее

65,6

2185

6,4

2180

79

531

Площадь водосбора – 260,5 км2.

Коэффициент множественной корреляции – 0,91.

Таблица 7. – Значение функции и аргументов математической модели нормы годового стока водосборного бассейна реки Шахе (в пределах КГПБЗ)

пп

Река-пункт

Функция

М,

л/с·км2

Аргументы

     

Х,

мм

Hср,

м

fлес,

%

hв,

см

1

р. Буший – устье

70,1

2400

6,1

2718

87

544

2

р. Беюк – устье

69,4

2310

6,2

2555

85

521

3

р. Кудо – устье

67,3

2220

6,5

2340

82

479

4

р. Бзыч – устье

66,9

2100

6,7

2115

80

424

5

р. Леонашка – устье

66,4

2000

7,1

1950

75

377

Среднее

68,02

2206

6,5

2336

82

469

Площадь водосбора – 204,8 км2.

Коэффициент множественной корреляции – 0,92.

Данные функций и аргументов математических моделей нормы годового стока рек основных водосборных бассейнов КГПБЗ сведены в таблицу 8.

Таблица 8. – Сводные данные функций и аргументов математических моделей нормы годового стока рек основных водосборных бассейнов в пределах Кавказского государственного природного биосферного заповедника

пп

Водосборный бассейн

Функция

М,

л/с·км2

Аргументы (средние)

     

Х,

мм

Hср,

м

fлес,

%

hв,

см

1

р. Белой

50,36

1692

4,5

2148

78

490

2

р. Малой Лабы

56,7

1875

3,6

2086

81

499

3

р. Киши

49,4

1676

4,2

2291

82

424

4

р. Уруштен

57,4

1767

4,6

2545

80

421

5

р. Курджипс

35,1

1228

6,1

591

83

380

6

р. Мзымты

65,6

2185

6,4

2180

79

531

7

р. Шахе

68,02

2206

6,5

2336

82

469

Среднее

54,7

1804

5,1

2796

81

459

Коэффициенты множественной корреляции нормы годового стока рек основных бассейнов колеблются от 0,89 до 0,93, а для всех бассейнов – 0,91, что показывает высокую тесноту связей пространственного распределения стока.

Согласно рассчитанным нормам годового стока по бассейнам рек КГПБЗ выделены три зоны водоносности:

1 зона – средней водоносности (М = 15-36 л/с·км2), к которой относится верховье водосборного бассейна р. Курджипс.

2 зона – высокой водоносности (М = 37-58 л/с·км2). Относится высокогорье водосборных бассейнов рек Белой, Киши, Уруштена, Малой Лабы.

3 зона – очень высокой водоносности (М = 59-70 л/с·км2). К ней относятся верховья водосборов рек Шахе и Мзымта.

Математическая модель нормы годового стока (модуль годового стока) позволяет оценить удельные водные ресурсы территорий. Анализ оценки водных ресурсов по территориям показывает, что максимальными потенциальными водными ресурсами обладают реки высокогорной зоны (верховья рек северного и южного макросклонов в пределах заповедника), где модуль годового стока колеблется от 49,7 до 66,8 л/с·км2, так как добавляется такой естественный регулятор стока рек, как многолетние снега и ледники.

Таблица 9. – Оценка водных ресурсов бассейнов рек Северного-Западного Кавказа

№№

пп

Территории

Площадь, км2

Модуль среднего годового стока (М), л/с·км2

1

Кубань

43800

5,2

2

Реки Черноморского побережья

8800

33,0

3

Реки в пределах КГПБЗ:

9128

54,7

 

а) северного макросклона

8663

49,7

 

б). южного макросклона

465,3

66,8

Всего

83600

6,4

Количественным показателем многолетней изменчивости стока является коэффициент вариации (Сv). Коэффициенты вариации годового стока рек в пределах заповедника изменяются с севера на юг от 0,2 до 0,15.

Коэффициенты вариации в высокогорной зоне минимальны, от 0,07 до 0,15, так как там годовой сток формируется как за счет сезонных осадков, так и за счет талых вод хионосферы, величина которых зависит от температуры воздуха теплого сезона. Значения Сv постоянны для высотной зоны.

Норма годового стока имеет большое значение при практических расчетах речного стока и водохозяйственном проектировании, так как она определяет потенциальные водные ресурсы речного бассейна или района.

Просмотров работы: 1739