Меню

Сток рек черноморского побережья

«Белякова Пелагия Алексеевна ПАВОДКОВЫЙ СТОК РОССИЙСКИХ РЕК ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ КАВКАЗА Специальность 25.00.27 – гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия Диссертация на соискание . »

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени М.В. Ломоносова

ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

Белякова Пелагия Алексеевна

ПАВОДКОВЫЙ СТОК РОССИЙСКИХ РЕК ЧЕРНОМОРСКОГО

ПОБЕРЕЖЬЯ КАВКАЗА

Специальность 25.00.27 – гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель: проф., д.г.н.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ГЛАВА 1. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА РОССИЙСКИХ РЕК

ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ КАВКАЗА

1.1 Общая характеристика региона

1.2 Рельеф и геологическое строение

1.3 Почвенный и растительный покров

1.4 Климат региона

1.5 Гидрография и гидрологический режим рек

1.6 Климатические изменения водного режима рек

ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА РЕК

ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ КАВКАЗА

2.1 Процессы формирования стока горных рек

2.2 Модели формирования стока горных рек

2.3 Используемая прогностическая модель формирования стока рассматриваемых рек

ГЛАВА 3. ПРОГНОЗ СТОКА РЕК ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ

3.1 Исходная гидрометеорологическая информация

3.2 Методика прогнозирования расходов воды на реках Черноморского побережья Кавказа

3.3 Прогнозирование уровней и максимальных расходов воды

3.4 Оценка погрешности и эффективности предлагаемой методики прогноза

ГЛАВА 4. ВЕРОЯТНОСТНОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАВОДКОВ НА

РЕКАХ ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ КАВКАЗА

4.1 Постановка задачи вероятностного прогноза

4.2 Статистический анализ ошибок прогноза максимальных и среднесуточных расходов воды

4.3 Вероятностное прогнозирование максимальных расходов и уровней воды с заблаговременностью одни сутки

4.4 Вероятностное прогнозирование критических осадков с заблаговременностью одни сутки

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Прогнозирование максимальных расходов, уровней воды и критических осадков для р. Вулан – с. Архипо-Осиповка.

2. Прогнозирование максимальных расходов, уровней воды и критических осадков для р. Туапсе – г. Туапсе

3. Прогнозирование максимальных расходов, уровней воды и критических осадков для р. Куапсе – с. Мамедова Щель.

4. Прогнозирование максимальных расходов, уровней воды и критических осадков для р. Западный Дагомыс – п. Дагомыс.

5. Прогнозирование максимальных расходов, уровней воды и критических осадков для р. Сочи – с. Пластунка.

6. Прогнозирование максимальных расходов, уровней воды и критических осадков для р. Сочи – г. Сочи.

7. Прогнозирование максимальных расходов, уровней воды и критических осадков для р. Мзымта – п. Красная Поляна.

8. Прогнозирование максимальных расходов, уровней воды и критических осадков для р. Мзымта – п. Казачий Брод.

ВВЕДЕНИЕ

Темой исследования является прогнозирование паводков на российских реках Черноморского побережья Кавказа.

Актуальность исследования.

Вызванные дождями и снеготаянием паводки характеризуются интенсивным увеличением расходов и уровней воды и могут создавать угрозу наводнения и разрушения объектов в поймах рек. Территория Черноморского побережья Кавказа (ЧПК) является одним из наиболее неблагоприятных регионов Российской Федерации с точки зрения ущерба, причиняемого паводками. По удельному ущербу от наводнений на единицу площади он на порядок превышает подобный показатель для рек России в целом, поэтому проблема защиты населения и хозяйственных объектов от опасных паводков в данном регионе стоит особенно актуально [4, 11, 81, 102, 113]. Наблюдающиеся практически в течение всего года паводки являются характерной особенностью водного режима рек ЧПК. Эту особенность необходимо учитывать при решении задач рационального использования водных ресурсов этого региона, развитие которого было ускорено подготовкой к XXII Зимним Олимпийским играм в г. Сочи и созданием спортивно-оздоровительных комплексов [5, 8, 50].

Необходимость принятия своевременных мер по снижению негативных социальных и экономических последствий от прохождения опасных паводков и особенность водного режима рек Черноморского побережья Кавказа делают особенно актуальной разработку методик ежедневного прогнозирования расходов и уровней воды. Эта необходимость отражена в техническом проекте «Система раннего предупреждения об опасных явлениях на территории Северокавказского Федерального округа, подсистема гидрологических наблюдений и прогнозирования», который выполнялся при участии автора отделом речных гидрологических прогнозов Гидрометцентра России в рамках ФЦП «Развитие водохозяйственного комплекса Российской Федерации в 2012Состояние изученности проблемы.

В настоящее время процессы формирования паводкового стока горных рек изучены достаточно хорошо. Их наиболее полный анализ содержится в работах А.Н. Бефани [16], А.Н. Важнова [27], S.L. Dingman [124] и в монографии Studies in Mountain Hydrology [137].

Различные варианты описания этих процессов содержатся в многочисленных работах, посвященных моделированию речного стока.

Накопленный в этой области опыт обобщен в монографии Л.С. Кучмента [62], в Руководстве по гидрологической практике Всемирной Метеорологической Организации [143] и в подготовленной под редакцией Н.И. Алексеевского монографии «Закономерности гидрологических процессов» [46].

Современная теория и практика гидрологических прогнозов располагает достаточно обширным арсеналом средств, необходимых для разработки методик краткосрочного прогнозирования паводков на горных реках в различных природных условиях и уровнях гидрометеорологической изученности их водосборов. Они изложены во втором выпуске Руководства по гидрологическим прогнозам [95] и в подготовленном ВМО руководстве Manual on Flood Forecasting and Warning [145].

Природные условия, процессы формирования стока, водный режим и наиболее выдающиеся паводки на реках Черноморского побережья Кавказа достаточно подробно рассмотрены в монографии П.М. Лурье [65] и монографии В.Д. Панова, А.А. Базелюка и П.М. Лурье [81]. Эти монографии дополняются приведенными в списке использованных источников работами, посвященными почвенному и растительному покрову, пространственному распределению и режиму осадков, снежному покрову, стоку рек данного региона.

Несмотря на достаточно высокую степень изученности проблемы, для российских рек ЧПК еще не были разработаны достаточно надежные методики краткосрочного прогнозирования расходов и уровней воды. Это и определило цели и задачи настоящего исследования.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является разработка методик получения ежедневного прогноза стока российских рек Черноморского побережья Кавказа.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

изучение процессов формирования паводков на реках исследуемого региона;

создание базы гидрометеорологической информации по шести водосборам;

выбор модели формирования талого и дождевого стока, соответствующей природным условиям данного региона и уровню его гидрометеорологической изученности;

поиск оптимальной формулы получения ежедневного прогноза расходов и уровней воды с заблаговременностью одни сутки;

разработка методики прогнозирования максимальных расходов и уровней воды для створов, не оборудованных самописцами;

проверка методик с целью определения их точности и эффективности;

разработка схемы оценки риска превышения критических значений уровней и расходов воды, соответствующих различной степени опасности для каждого речного створа.

Объект исследования – реки российской территории ЧПК: Вулан, Туапсе, Куапсе, Западный Дагомыс, Сочи, Мзымта.

Предмет исследования – процессы формирования и прохождения паводков на реках Черноморского побережья Кавказа.

Теоретическую и методологическую основу исследования составляют:

комплексный географический анализ закономерностей водного режима горных рек, моделирование процессов формирования паводков и методы статистического анализа данных гидрологических и метеорологических наблюдений.

Информационную базу исследования составляют: содержащиеся в справочнике «Ресурсы поверхностных вод СССР» данные о водосборах шести рек ЧПК; предоставленные Гидрометцентром России ежедневные данные гидрометрических наблюдений на восьми постах; ежедневные данные наблюдений на метеорологических станциях, расположенных на соответствующих или соседних водосборах; результаты ежедневных прогнозов осадков и приземной температуры воздуха на сутки вперед по моделям «РЕГИОН», UKMO, NCEP и COSMO-RU07 для этих метеостанций; данные гидрологических ежегодников о срочных максимумах расходов воды и их среднесуточных значениях за весь период наблюдений.

Предмет защиты состоит в том, что на основе анализа закономерностей формирования паводков на реках ЧПК и с учетом уровня гидрометеорологической изученности данного региона разработана система методик их краткосрочного прогнозирования.

Вклад в науку состоит в том, что выполненное исследование демонстрирует возможность получения полезных для практики результатов даже на основе крайне ограниченной исходной информации при условии ее физически обоснованного и статистически корректного использования.

Научную новизну составляют выносимые на защиту положения.

1. Созданная база гидрометеорологической информации по шести водосборам Черноморского побережья Кавказа может быть использована для решения задач, связанных с защитой населения от опасных паводков и научным обоснованием мероприятий по использованию и охране водных ресурсов данного региона.

2. Быстрое формирование талого и дождевого стока, отсутствие снегомерных съемок и ограниченные возможности предсказания осадков приводят к тому, что заблаговременность достаточно надежного прогнозирования паводков на реках ЧПК не превышает одни сутки.

3. Полученная зависимость ожидаемого расхода воды от текущей и предшествующей водности реки, текущих и ожидаемых осадков и температуры воздуха является достаточно тесной и отражает особенности формирования паводков на реках данного региона. Оценка параметров формулы получения прогноза для каждого месяца в отдельности обеспечивает учет изменения состояния снежного, почвенного и растительного покрова в течение года.

4. Разработанные методики позволяют получать достаточно надежные прогнозы среднесуточных и максимальных расходов и уровней воды в восьми речных створах на шести реках ЧПК с заблаговременностью одни сутки.

Предлагаемая схема получения прогноза речного стока в 5.

вероятностной форме позволяет оценивать риск превышения критических значений уровней и расходов воды, соответствующих различной степени опасности для каждого речного створа.

6. Разработана методика определения суточного слоя осадков на метеостанции, при выпадении которых в течение ожидаемых суток критические значения расходов и уровней воды могут быть превышены с заданной вероятностью.

Практическая значимость результатов исследования обусловлена тем, что предлагаемые методики краткосрочного прогнозирования расходов и уровней воды в детерминированной и вероятностной форме успешно прошли проверку в оперативном режиме и применяются в рамках автоматизированной системы предупреждения об опасных наводнениях на реках ЧПК в системе оперативных гидрологических прогнозов Росгидромета.

Собранные материалы используются студентами кафедры гидрологии суши МГУ на практических занятиях и при выполнении курсовых и дипломных работ. Полученные результаты могут использоваться в качестве примеров при чтении учебных курсов по гидрологии рек и гидрологическим прогнозам.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались на VII Гидрологическом съезде (Санкт-Петербург, 2013); на межрегиональной научно-практической конференции студентов, магистров и аспирантов «Вопросы гидрологии, геоэкологии и охраны водных объектов»

(Пермь, 2014); на третьей открытой конференции Научно-образовательного центра «Речной сток: пространственно-временная изменчивость и опасные гидрологические явления» (Москва, 2014) и на научном семинаре кафедры гидрологии суши МГУ (Москва, 2015 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, из которых 2 – в рецензируемых журналах, утвержденных ВАК, и 2 – тезисы докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

Основной тест изложен на 137 страницах машинописного текста и включает 21 рисунок и 26 таблиц. Список использованных источников включает 111 отечественных, 33 зарубежных публикации и 3 Интернет-источника.

Приложение содержит 63 страницы, 24 рисунка и 56 таблиц.

Пользуясь случаем, автор выражает благодарность сотруднику кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ Н.М. Юминой, сотрудникам отдела речных гидрологических прогнозов ФГБУ «Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации» С.В. Борщу, Ю.А. Симонову и Е.А. Леонтьевой за неоценимую помощь в работе над диссертацией и моральную поддержку, а также всей семье и друзьям, верящим в меня.

ГЛАВА 1. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА РОССИЙСКИХ РЕК

ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ КАВКАЗА

1.1 Общая характеристика региона Черноморское побережье Кавказа в пределах России – географический регион, занимающий южный склон Большого Кавказа в его северо-западной части. Территория его протянулось сравнительно узкой полосой на 410 км вдоль берега моря. Регион простирается от Таманского полуострова до южной государственной границы, занимая площадь около 8000 км2. На севере он ограничен Главным Кавказским хребтом, служащим основным водоразделом рек Черного, Азовского и Каспийского морей, на юге – рекой Псоу и Гагрским хребтом. На западе границей служит береговая линия Чёрного моря [67].

Причерноморская часть Краснодарского края хорошо освоена. Здесь постоянно проживает свыше 1,1 млн чел. Около 90% постоянного населения сосредоточено в прибрежной полосе шириной от 0,5 до 8 км, а 80% – в городах (Анапа, Новороссийск, Геленджик, Туапсе, Сочи, Адлер и др.) и городских поседениях. Это крупнейшая рекреационная зона России и важный сельскохозяйственный регион, активно развивающийся горнолыжный кластер и центр по переработке нефти, перевалке сухих и наливных грузов [67, 68, 99].

Водные ресурсы рек Черноморского побережья Кавказа используются в основном для водоснабжения, к юго-востоку от р. Туапсе также для орошения, обводнения и ведения рыбного хозяйства. Единственная ГЭС с деривационной компоновкой гидроузла расположена на р. Мзымте и почти не оказывает влияние на ее водный режим [5, 9, 81]. Исследованию возможного негативного воздействия рек на Олимпийские объекты посвящены работы [9, 49], а оценка влияния объектов строительства на водные объекты приведена в [9, 50].

Причерноморье отличает пестрота природных ландшафтов и условий формирования стока, обусловленная контрастным рельефом и особенностями распределения атмосферных осадков [67, 81, 93, 99]. В гидрологическом отношении Черноморское побережье обособленный специфический район, со множеством малых рек, впадающих в Черное море, отличающихся паводочным режимом стока, на реках которого часто формируются опасные паводки, приводящие к наводнениям [11, 67, 68, 102, 103].

На Черноморском побережье регулярные наблюдения Росгидромета проводятся на 14 гидрометрических постах на 12 реках [81].После наводнений лета 2012 г. была создана автоматизированная система мониторинга паводковой ситуации Краснодарского края под управлением МЧС [70, 88, 103].

В настоящее время в регионе работает более 190 автоматических гидрологических комплексов, из них 97 на реках Черноморского побережья.

В данной работе основное внимание уделено бассейнам рек Вулан, Туапсе, Куапсе, Западный Дагомыс, Сочи и Мзымта, для которых в рамках обеспечения «Системы раннего предупреждения об опасных явлениях на территории Северо-Кавказского федерального округа, подсистемы гидрологических наблюдений и прогнозирования» разрабатывается система методик прогноза расходов и уровней воды в створах 8 гидрологических постов.

Рисунок 1.1.

Физико-географическое положение изучаемых рек Черноморского побережья Кавказа Основными факторами, определяющими характер формирования речного стока, являются климат и такие свойства водосборов, как рельеф и геологическое строение территории, мощность, механический состав и структура почвенного покрова под различными типами растительности. Они рассмотрены ниже.

1.2 Рельеф и геологическое строение

Рельеф бассейнов рек Черноморского побережья Кавказа преимущественно горный, образован сложной системой хребтов, постепенно повышающейся к юго-востоку территории [81, 112]. В том же направлении увеличивается ширина южного склона Большого Кавказа от 10–15 км в районе р. Гастогайки до 35–40 км в районе долины р. Мзымты.

В тектоническом отношении территория приурочена к юго-западному борту мегаантиклинория Большого Кавказа. Высочайшей осью антиклинория является Главный Кавказский хребет с выходами на поверхность кристаллических и метаморфических пород (гранитоидов, кристаллических сланцев, гнейсов). Отметки вершин Главного Кавказского хребта достигают 400-600 м в северо-западной части и порядка 4000 м в юго-восточной.

В складчатой системе южного склона Кавказа преобладают осадочные породы различного возраста – мергели, сланцы, известняки и песчаники. Эти коренные породы обнажаются на склонах гор или неглубоко залегают под чехлом элювиальных, делювиальных или пролювиальных отложений [37, 65].

Параллельно Главному хребту на расстоянии 10-20 км исследователи выделяют Южный Боковой хребет [81, 82]. Он состоит из хребтов различной длины, основными являются Маркотхский, Пшада, Бзыч, Ачишхо, АибгаАгепста. Южный Боковой хребет и Главный хребет соединяются между собой многочисленными короткими перемычками (Аутль, Ахцу и др.), которые на 500-1000 м ниже Главного и Южного Бокового хребтов [81]. Эти поперечные отроги являются водоразделами между верховьями рек южного склона.

К западу от горы Фишт (водораздел р. Шахе) и прибрежные части всех хребтов имеют среднегорный и низкогорный рельеф. Здесь широко развиты карстовые формы рельефа. К востоку от горы Фишт рельеф приобретает высокогорный характер с широким проявлением гляциальных форм [82].

Высота основных хребтов влияет на продвижение воздушных масс и, следовательно, на климатические и гидрологические особенности территории.

Так, к востоку от горы Фишт холодные воздушные массы с севера весьма редко переваливают через Главный Кавказский хребет, хотя к западу от Туапсе это нормальное явление, сопровождающееся сильным ветром борой. В дальнейшем водосбор реки Туапсе будет служить разделом климатических условий территории и режима водного стока рек.

Долины основных рек (Пшада, Вулан, Туапсе, Сочи, Мзымта), берущих начало на Главном или Южном Боковом хребте, состоят из длинных продольных отрезков и коротких поперечных, которые прорезают хребты южного склона Большого Кавказа. Реки в этих местах протекают в глубоких эрозионных ущельях, имеющих вид каньонов с отвесными стенками.

Долины и окаймляющие их хребты превращают Черноморское побережье Кавказа в цепь относительно обособленных речных бассейнов. Внутри каждой бассейновой «ячейки» формируются потоки морского воздуха в горы и горного

– к морю и осуществляется сток поверхностных и подземных вод [99].

Большая крутизна склонов, достигающих часто 40-60°, и сильная расчлененность рельефа способствуют быстрому стеканию дождевых и талых вод в русла рек [93, 104].

По мере продвижения с северо-запада на юго-восток увеличивается перепад высот в бассейнах исследуемых рек и их средняя высота водосборов.

Для рек северо-запада Черноморского побережья (реки Вулан и Туапсе), а также небольших приморских рек, водосборы которых не достигают Главного Кавказского хребта (реки Куапсе, Западный Дагомыс) средние высоты водосборов не превышают 400 м над уровнем моря. Водосборы рек Сочи и Мзымта лежат в диапазонах высот от 0 до 2250 м (г. Бол. Чура) и 3257 м (г. Агепста) соответственно. Средняя высота бассейна Сочи в створе с. Пластунка составляет 840 м и уменьшается до 720 м в г. Сочи. Средняя высота бассейна Мзымты в пос. Красная Поляна превышает 1650 м и к створу нижнего поста в п. Казачий Брод составляет 1340 м [92, 93].

Почвенный покров в горных условиях Причерноморья отличается большой пестротой. Наиболее распространены бурые горные лесные почвы.

Они занимают склоны разной экспозиции и крутизны, но чаще встречаются на средних и нижних частях склонов и во влажных балках, заросших лесом. Также распространены перегнойно-карбонатные почвы, формирующиеся на глинистых сланцах, мергелях и песчаниках. Лесные почвы имеют высокую скважность, что способствуют формированию внутрипочвенного стока по контакту с водоупором и уменьшению поверхностной составляющей стока [112].

В прибрежной зоне к юго-востоку от устья р. Туапсе распространены почвы влажных субтропиков – красноземы и желтоземы [93].

Аллювиальные почвы связаны с пойменными террасами горных рек и ручьев и встречаются в виде прерывистых полос. Делювиальные почвы образуются у подножий склонов в результате смыва почв со склонов и отложения смытой массы на нижних элементах рельефа.

Выше 2000 м преобладают дерновые и слабооподзоленные луговые почвы. Они отличаются малой мощностью (30–40 см) и легким механическим составом. На склонах северной экспозиции, под густыми зарослями рододендрона, формируются торфянистые горно-луговые почвы. В самой верхней части альпийской зоны почвы имеют весьма примитивный характер с малой долей мелкозема и органического вещества. Маломощные почвы крутых склонов встречаются на обрывистых склонах под изреженной растительностью.

Читайте также:  Каскад реки что это

К нижним частям обрывистых склонов приурочены осыпи [16, 65, 112].

Для данной территории характерны следующие пояса растительности:

лиственных лесов, темнохвойных лесов, субальпийский, альпийский. Леса занимают более 80% площади [19, 99]. В северной части побережья между р. Гастогайка на северо-западе и р. Шапсухо на юго-востоке в зоне лиственных лесов произрастает аридное редколесье и леса из дуба скального, дуба черешчатого, бука и граба. При продвижении на юго-восток леса произрастают на высоте до 1300-1400 м, представленные смешанными субтропическими лесами из дуба Гартвиса, дуба имеретинского, клена красивого, ясеня и др.

Значительная площадь из-под субтропических смешанных лесов используется под сельскохозяйственные культуры.

Выше зоны смешанных субтропических лесов расположены зоны каштановых (от 500-600 м до 1000-1100 м) и буковых лесов (от 1000-1100 м до 1500-1600 м). Буковые леса сохранились хорошо. Они играют большую водорегулирующую и почвозащитную роль. Высокогорный пояс темнохвойных буково-пихтовых лесов приурочен к высотам от 1300-1400 м до 1900-2000 м.

Субальпийская растительность в виде криволесья, редколесья, высокогорных стелющихся кустарников, высокотравья и лугов встречается до высот 2300м. Высокогорную часть южного склона Большого Кавказа занимает альпийский пояс. Широко распространены альпийские ковры и плотнодерновые луга со злаковыми или осоковыми компонентами [81, 112].

1.4 Климат региона

Циркуляционные условия Черноморского побережья Кавказа определяются сезонными смещениями умеренной зоны западного переноса и субтропической зоны повышенного давления с разделяющим их полярным (умеренным фронтом). Специфика региона – пограничное положение с зоной умеренного климата. Поэтому в основном преобладают подвижные циклоны и антициклоны, а обширные области подвышенного давления наблюдаются лишь эпизодически [99, 101].

Разнообразие климатических условий объясняется сложным строением рельефа, под влиянием которого видоизменяется циркуляция воздушных масс.

Черноморское побережье – наиболее увлажненный регион Кавказа благодаря влиянию Черного моря и преобладающим в теплый период западным ветрам.

Особенно много атмосферных осадков выпадает на юго-западных, наветренных склонах Большого Кавказа [93].

Из-за закрытости с трех сторон хребтами, способствующими стационированию средиземноморских циклонов, Черноморское побережье Кавказа отличается ровным и мягким климатом и с положительными январскими температурами до высоты 500–600 м. При этом в горах возникает сложная местная циркуляция, приводящая к перераспределению как жидких, так и особенно твердых осадков. Здесь имеют место почти все известные типы местной циркуляции, но наиболее развиты бризы, бора, горно-долинная и фёны [6, 18, 81].

В прибрежной зоне региона среднегодовая температура воздуха в целом увеличивается с северо-запада на юго-восток главным образом за счет потепления в этом направлении зимнего сезона. В районе Анапы и Новороссийска среднегодовая температура воздуха составляет 10-12°С, а в районе Сочи – 14°С [81, 99]. В среднегорной и высокогорной зоне также происходит рост средней температуры воздуха в направлении с северо-запада на юго-восток [81, 101].

С увеличением высот местности месячные и годовые температуры воздуха снижаются из-за проявления высотной климатической поясности.

Продолжительность периода с положительными температурами воздуха зависит от района, а также от высоты над уровнем моря. Непосредственно на побережье температуры воздуха редко опускаются ниже 0С. В предгорьях на высотах 200-1000 м длительность безморозного периода составляет от 260-280 дней, в среднегорье на высоте 2000 м она уменьшается до 220 -240 дней и до 140-160 дней – на высоте 3000м [81, 84].

Довольно типичным погодным явлением для рассматриваемой территории являются оттепели. Наиболее часты и продолжительны адвективные оттепели при юго-западных и западных процессах. Оттепели влияют на гидрологический режим, вызывая зимние паводки. Паводки могут быть чисто снеговые и смешанные. Отмечаются зимние паводки на высотах до 600-800 м, причем в северо-западной части (до бассейна р. Туапсе) они охватывают весь водосбор реки, а к юго-востоку – как правило, только нижнее течение рек, истоки которых лежат на высотах более 600-800 м (реки Шахе.

Сочи, Мзымта, Псоу) [81].

Режим осадков рассматриваемой территории обусловлен общей циркуляцией атмосферы и сложной орографией местности. Осадки в основном определяются циклонической деятельностью, но роль внутримассовых процессов тоже велика [101]. В условиях горных стран количество осадков зависит от высоты местности, ориентации хребтов по отношению к влагононесущим массам воздуха, доступности их этим массам (можно выразить через азимут направленности речных долин) и от особенностей синоптических процессов [6, 12, 97].

В прибрежной зоне южного склона Большого Кавказа годовое количество осадков увеличивается с северо-запада на юго-восток от 460 мм в Анапе до 1430 в Туапсе и 1660 мм в Сочи. В горных районах южного склона Большого Кавказа количество осадков резко возрастает, достигая (наблюденного) максимума в бассейне Мзымты на хребте Ачишхо (более 3200 мм/год).

В целом с увеличением высоты местности возрастает количество осадков.

Однако рост осадков происходит до определенной высоты, обусловленной высотой уровня конденсации [12, 18, 65]. Максимальное количество осадков на Западном Кавказе выпадает по разным оценкам в диапазоне высот 1800–3200 м [18]. Большое значение имеет и простирание хребтов и возникающий от них барьерный эффект, ограничивающий количество осадков в так называемой зоне «дождевой тени» непосредственно за хребтами.

Наиболее явное и инструментально подтверждённое наличие «дождевой тени» прослеживается в бассейне Мзымты, характеризующемся сложным рельефом. При преобладающем южном и юго-западном направлении воздушных масс хребты Аибга-Ацетука затрудняют их проникновение к Главному хребту. Зона «дождевой тени» распространяется на Краснополянскую котловину и частично на южный склон Главного хребта (табл. 1.1).

Наибольшие вертикальные градиенты осадков отмечаются в зонах восхождения (Адлер – Кепш, Красная Поляна – Ачишхо). На южном склоне Главного хребта и на хребтах Ачишхо, Псехоко и Грушевый выпадает максимальное количество осадков (на Ачишхо в среднем 3242 мм). В «дождевой тени» отмечаются отрицательные градиенты осадков (Кепш – Красная Поляна, Красная Поляна — Пслух).

В пределах Черноморского побережья Кавказа внутригодовое распределение осадков характеризуется зимним максимумом осадков, а минимум приходится либо на весну (в прибрежной зоне), либо на лето (в горной части) (рис. 1.2). В зимние месяцы норма осадков вдвое превосходит норму осадков весенне-летних месяцев. Соотношение жидких и твердых осадков сильно колеблется в зависимости от высоты местности: на побережье доля твердых осадков не превышает 5 – 15%, а на хр. Ачишхо превышает 50%.

По условиям залегания снежного покрова на Кавказе выделяют 3 зоны:

неустойчивого, переменного и постоянного снежного покрова [65, 85, 86]. Зона неустойчивого снежного покрова распространена в прибрежной полосе Чёрного моря и в предгорьях Западного Кавказа до высот 500-800 м.

Продолжительность залегания снега не превышает 50-70 дней, в отдельные зимы снежный покров не образуется. Зона переменного снежного покрова располагается выше зоны неустойчивого покрова. Бесснежных зим здесь не бывает. Продолжительность и высота снежного покрова сильно варьируют в зависимости от высоты, экспозиции склона, растительности. Сплошная зона постоянного снежного покрова в пределах рассматриваемой территории не формируется, т.е. большая часть водосборов лежит ниже орографической снеговой линии. Отдельные снежники присутствуют в бассейне Мзымты (на склонах хр. Ачишхо, Аибга-Ацетука и проч.), и имеется несколько ледников на склонах хр. Ацетука и Псеашха (водосборы рек Тихая и Пслух) [48, 80, 83].

На южном склоне Большого Кавказа значительное количество осадков обусловлено не только их высокой частотой, но и высокой интенсивностью выпадения. Так максимальное суточное количество осадков на м/с Красная Поляна было зафиксировано в августе 1977 г. и составляло 188 мм, а на м/с Ачишхо – в июне 1956 г. (298 мм). Эти дожди стали причиной наиболее высоких паводков за соответствующие месяцы. В 1991 г. с 31 июля по 1 августа в бассейне р.Туапсе и на юго-восток до р.Хосты выпало 50,2-240,7 мм осадков.

В результате на реках сформировались катастрофические паводки, исторический максимум расхода воды был отмечен на рр. Туапсе (2300 м3/с), Псекупс и Куапсе (110 м3/с) [65, 67, 68, 81].

1.5 Гидрография и гидрологический режим рек

Согласно гидрологическому районированию Черноморское побережье Кавказа в пределах России делится на Северо-Черноморский и ЮжноЧерноморский сектор Южного склона Большого Кавказа [81]. К первому сектору относятся реки на участке от р. Гастогайка до р. Туапсе, ко второму – реки, протекающие к юго-западу от р. Туапсе.

Основные реки Северо-Черноморского сектора – Гастогайка, Мезыб, Пшада, Вулан, Джубга, Шапсухо, Агой, Туапсе с площадью бассейнов до 352 км2 и длиной рек до 35 км. Густота речной сети изменяется от 0,31 км/км 2 на севере (р.Анапка) до 0,8–1,0 км/км2 (рр.Туапсе, Джубга).

Основные реки Южно-Черноморского сектора – Аше, Псезупсе, Шахе, Сочи, Мзымта. Они характеризуются большими перепадами высот на водосборах и большей водностью. Густота речной сети изменяется от 0,84 км/км2 в бассейне р.Псезуапсе до 1,04 км/км2 в бассейне Мзымты. Из-за небольшой ширины южного склона Большого Кавказа длины наиболее крупных рек составляют 40–89 км, а площадь водосборов не превышает 885 км2. Истоки наиболее крупных рек находятся на южном склоне Главного хребта. Средние высоты водосборов увеличиваются от 570 м (р.Аше) до 1309 м (р.Мзымта).

В целом для рассматриваемой территории дождевое питание рек составляет 60%, подземное – 22%, снеговое – 16%. Доля ледникового питания близка к нулю и достигает 2% на самых высокогорных участках рек ЮжноЧерноморского сектора. Доля источников питания изменяется с увеличением высоты: дождевое уменьшается, снеговое и подземное увеличиваются. В Северо-Черноморском секторе доля дождевого питания выше и колеблется в пределах 60 – 90% (68% для р. Туапсе и 89% для р. Вулан). Доля снегового питания в этом секторе варьирует от 2 до 10% в зависимости от высоты водосбора. В Южно-Черноморском секторе доля дождевого питания меньше и колеблется в пределах 30 – 75% (36% для р. Мзымта). В зависимости от высоты водосбора доля снегового питания в этом секторе варьирует от 7 до 40% (39% для р. Мзымта).

За исключением высокогорных верховий малых рек с летним половодьем, в пределах российской части Черноморского побережья Кавказа выделяется два типа водного режима: реки с паводочным режимом и реки с половодьем, обусловленным снеготаянием, и дождевыми паводками [65, 81].

Реки с паводочным режимом располагаются в прибрежной полосе Черноморского побережья и берут своё начало в предгорьях. Для них характерен гребенчатый вид гидрографа с частым прохождением паводков с резко выраженными подъемами и спадами воды. Преобладают паводки, проходящие с ноября по март. За этот период на северо-западе территории проходит до 80% объема годового стока, к югу доля снижается до 65 – 70%.

Среди исследуемых рек тип водного режима с весенне-летним половодьем и дождевыми паводками имеют реки Сочи и Мзымта. На р. Сочи весеннее половодье имеет смешанное тало-дождевое происхождение. В течение всего года доля снегового питания составляет 17%, дождевого – 60%.

Дождевые паводки формируют второй, менее высокий осенне-зимний максимум водности этой реки.

Для самых верхних высокогорных участков р. Мзымта и ее притоков характерно летнее снеговое половодье, на эту фазу режима приходится более 70% годового водного стока [65]. Половодье начинается в начале апреля, заканчивается конце сентября. Из-за малой мощности оледенения (менее 1,7 км2) доля ледникового стока составляет всего 0,1%. Доля снегового питания Мзымты в створе г/п Красная Поляна составляет 39%, а к нижележащему посту сокращается до 30%. Дождевой поверхностный сток формирует в среднем 31% и 42% соответственно. Подземный сток составляет около 29% питания реки [81]. Весенне-летнее половодье проходит с апреля по июль (49-59% годового стока). У п. Красная Поляна с декабря по февраль, март на Мзымте наблюдается устойчивая зимняя межень, а в нижнем течении (в п. Казачий Брод – Адлер) паводки наблюдаются в любой сезон года и соответственно увеличивается доля дождевого питания.

Максимальные расходы воды на реках Северо-Черноморского сектора в 90% случаев формируются в период максимальной паводковой активности, т.е.

с ноября по февраль. В Южно-Черноморском секторе максимальные за год расходы возможны во все месяцы, наиболее высокие – в период с июля по сентябрь. На Мзымте половина максимальных расходов воды приходится на период половодья, но зачастую они имеют смешанное тало-дождевое происхождение. Довольно опасными могут быть осенние паводки. Общая продолжительность паводков составляет 1–20 дней, а время подъема составляет от нескольких часов до нескольких суток.

В работе исследовался речной сток в 8 речных створах, расположенных на 6 реках Черноморского побережья Кавказа. Морфометрические характеристики водосборов и среднемноголетние расходы воды приведены в табл. 1.2.

Строение водосборов исследуемых рек имеет следующие особенности [65, 93].

Река Вулан берет начало на южном склоне Главного хребта на высоте 520 м. Основными притоками являются Левая Щель и Текос. Густота речной сети 0,78 км/км2. Бассейн имеет асимметричную форму – около 74% приходится на правобережную часть. Склоны долины в верховьях выпуклые, ниже – прямые, часто ступенчатые. Русло реки умеренно извилистое, неразветвленное. Река протекает по галечному, почти плоскому дну. После прохождения высоких паводков русло часто меняет форму. Берега высокие в верхнем течении и низкие в нижнем. Годовая амплитуда колебаний уровня воды у с. Архипо-Осиповка может достигать 7,6 м. Минимальные расходы воды варьируют от 0,032 до 0,73 м3/с, максимальные – от 83,8 до 1050 м3/с.

В водном режиме р. Вулан выделяются два периода. В зимний период с ноября по февраль характерны высокие быстро сменяющиеся паводки, вызываемые дождями и таянием снега в верховьях. Объем стока реки за этот период значителен и может достигать до 80% годового стока. В летне-осенний период с июня по октябрь устойчивая межень редко прерывается дождевыми паводками. В августе-сентябре, когда дождей выпадает немного, наблюдается

Река Туапсе берет начало на южном склоне Главного хребта на высоте 540 м. Основными притоками являются Пшенахо, Пшияхо и Цыпка. Густота речной сети 0,81 км/км2. Длина бассейна 27 км, средняя ширина 13 км. Рельеф бассейна горный с высотами 500–1000 м, сильно расчлененный. Склоны долины сливаются со склонами хребтов, сильно расчлененные, в основном выпуклые, реже прямые. Встречаются террасы высотой 5–7 м. Русло реки умеренно извилистое, неразветвленное. Вдоль правого берега реки в г. Туапсе построена дамба высотой до 8 м. Глубина потока в межень от 10 – 20 см на перекатах до 40 – 50 см на плесах.

Для водного режима р. Туапсе свойственны паводки, которые проходят в любой сезон года. Наиболее высокие паводки формируются, как правило, с декабря по март, но возможны и летом. С декабря по март проходит порядка 60% годового стока. Период относительно устойчивых низких уровней обычно начинается в мае и продолжается до середины-конца октября. Летний меженный период часто нарушается 2-4 невысокими паводками. В нижнем течении река периодически пересыхает (в среднем один раз в 7-10 лет).

Среднемноголетний расход воды составляет 13,1 м3/с. Наиболее высокие расходы были равны 610 м3/с (28 ноября 1984 г.) и 2300 м3/с (1 августа 1991 г.) и 1625 м3/с (16 октября 2010 г.). Подъём уровня воды в створе г. Туапсе может превышать 5,4 м, а при катастрофических паводках – 7 и более метров.

Представление о колебаниях водности реки и влиянии на него хода метеорологических элементов демонстрирует рисунок 1.4, на котором представлены графики колебаний ежедневных среднесуточных расходов воды, суточного слоя осадков и среднесуточной температуры воздуха в 1985 г.

Рисунок 1.4.

Гидрограф р. Туапсе в г. Туапсе, внутригодовой ход осадков и температуры воздуха на м/с Туапсе в 1985 г.

Река Сочи берет начало на высоте 1880 м. Основными притоками являются Ушха, Ац и Агва. Густота речной сети 0,87 км/км2. Длина бассейна 35 км, средняя ширина 8,4 км. Рельеф бассейна горный с высотами в верховьях до 1000–2300 м, сильно расчлененный. Склоны крутые, местами отвесные. Русло реки умеренно извилистое и умеренно разветвленное. Ширина русла растет от верховьев к устью до 40 м. В межень глубины меняются от 0,1–0,5 м на перекатах до 0,6–2,0 м на плесах. В пределах г. Сочи установлены берегоукрепительные дамбы. Многолетняя амплитуда уровня воды составляет 227 см у с. Пластунка и 327 см у г. Сочи. Минимальный расход воды в этих створах равен соответственно 0,11 и 0,20 м3/с, максимальный — 719 и 990 м3/с.

В течение года на р. Сочи формируется до 25 паводков (в среднем 18) чаще они проходят зимой (ноябрь-март). Наибольший расход воды был зафиксирован 22 августа 1997 г. и оценён в 990 м3/с. Среднемноголетний расход воды в г. Сочи составляет 16,5 м3/с. Представление о колебаниях водности реки и влиянии на него хода метеорологических элементов демонстрирует рисунок 1.5, на котором представлены графики колебаний ежедневных среднесуточных расходов воды, суточного слоя осадков и среднесуточной температуры воздуха в 2003 г.

Река Мзымта вытекает из озера Верхний Кардывач на высоте 2240 м.

Основными притоками являются Пслух, Лаура, Ачипсе, Чвежипсе и Кепш.

Густота речной сети 1,04 км/км2. Длина бассейна 88,5 км, средняя ширина 10 км. Бассейн имеет асимметричную форму – его правобережная часть вдвое шире левобережной. Рельеф бассейна горный с высотами в верховьях до 2970

– 3257 м, сильно расчлененный. На северных склонах горы Агепста залегают снежники и ледники общей площадью 1,7 км2. Склоны покрыты густыми лесами и кустарниками, крутые, местами отвесные. В верховьях река протекает в узком ущелье, которое заканчивается водопадом Изумрудный. В 46 км от истока река входит в обширную котловину, где расположен п. Красная Поляна.

Ниже река прорезает несколько хребтов и ближе к устью приобретает равнинный характер. Русло реки в верхнем течении прямое, ниже — умеренно извилистое и умеренно разветвленное. Ширина русла растет от верховьев к устью до 67 м. В межень глубины меняются от 0,2 – 0,6 м на перекатах до 1,5 – 2,0 м на плесах. Многолетняя амплитуда уровня воды составляет 162 см у п.

Читайте также:  Охрана реки свияга человеком

Красная Поляна и 277 см у с. Казачий Брод. Минимальный расход воды в этих створах равен соответственно 4,81 м3/с и 5,48 м3/с, максимальный – 360 (520) м3/с и 730 м3/с.

На р. Мзымта половодье с преобладанием талого и тало-дождевого стока начинается в конце марта – начале апреля и длится до начала июля или августа.

В самой верхней части водосбора половодье может продолжаться до октября.

На спаде половодья начинается паводочный период с преобладанием дождевого стока, который длится по декабрь. Короткая зимняя межень длится с января по февраль. Среднемноголетний расход воды равен 33,8 м3/с.

Представление о колебаниях водности реки и влиянии на него хода метеорологических элементов демонстрирует рисунок 1.6, на котором представлены графики колебаний ежедневных среднесуточных расходов воды, суточного слоя осадков и среднесуточной температуры воздуха в 1994 г.

Рисунок 1.6.

Гидрограф р. Мзымта – п. Красная Поляна, внутригодовой ход осадков и температуры воздуха на м/с Красная Поляна в 1994 г.

1.6 Климатические изменения водного режима рек С 70-х годов ХХ века отмечается рост глобальной температуры воздуха, в том числе на юге России проявляется устойчивое изменение климатических условий [81]. Температура воздуха повысилась на всех пунктах наблюдений на территории Черноморского побережья Кавказа. В целом за период 1971-2010 среднегодовая температура возросла на 1,24-1,44°С, наибольший рост отмечается для летних температур. В работе [103] отмечается наиболее теплый период с 1998 г., когда все среднегодовые температуры были выше нормы.

Количество атмосферных осадков с 1971 г. увеличилось на 32-164 мм.

Однозначный рост осадков в течение последних 40 лет выявлен для холодного периода, а в тёплый период отмечаются разнонаправленные тенденции [81].

Наиболее заметное увеличение количества осадков фиксируется с середины 1980-х гг. [103]. Вместе с ростом температуры воздуха и атмосферных осадков сокращается продолжительность залегания снежного покрова (на 0,54 дн/год в районе п. Красная Поляна за период 1971-2010) [18, 30, 78].

Климатические изменения сопровождаются ростом количества случаев выпадения локальных, очень сильных дождей (100 мм и более за период менее 12 часов), приводящих к формированию высоких паводков с превышением опасных отметок на ряде рек. Авторы работы [103] отмечают, что последние 5 лет такие интенсивные осадки выпадают ежегодно, а в 2011-2013 гг. даже 2-4 раза в год, хотя ранее их частота составляла 1 раз в 3-5 лет.

В соответствии с результатами климатического моделирования ожидается, что интенсивная фронтальная зона (один из синоптических предикторов обильных осадков) на Черноморском побережье Кавказа будет возникать летом почти в 2 раза чаще по сравнению с периодом 1981–2000 гг., и в 3 раза по сравнению с периодом 1961–1980 гг.. Для зимнего периода выявлена обратная закономерность [69].

Изменение климатических условий, обозначившееся с начала 70-х годов XX века, находит свое отражение в изменении характеристик речного стока во многих районах страны [35, 36, 114]. На Черноморском побережья также отмечается изменение величин годового, сезонного и месячного стока. Однако наиболее значимо и проблематично увеличение максимального паводкового стока, которое отмечается на всех реках Черноморского побережья Кавказа.

Наблюдаются разные тенденции в изменении годового стока рек после 1970 г.: на реках Вулан, Куапсе и Западный Дагомыс отмечается отрицательный тренд с коэффициентом -0,02 – -0,06 м3/с в год [81, 91]. Для стока р. Мзымта, наоборот, характерен устойчивый рост, который подтверждается статистическими критериями Питмена и Спирмена [90]. По сравнению с периодом 1947-1970 гг. за период 1971-2003 гг. годовой сток этой реки увеличился на 10%. На рис. 1.7 отчетливо виден положительный тренд многолетних колебаний годового стока, который хорошо согласуется с увеличением атмосферных осадков в бассейне р. Мзымта [81, 90].

Рисунок 1.7.

Многолетние колебания среднегодовых расходов воды р.

Мзымты у п.Красная Поляна В табл. 1.3 помещены оценки математического ожидания M 1, M 2 и среднего квадратического отклонения S1, S 2 средних за год, за период половодья (IV – VIII) и за каждый месяц расходов воды в данном створе для обоих отрезков исходного ряда (1947–1970 и 1971–2003 гг.). Жирным шрифтом в таблице выделены статистически достоверно различающиеся оценки.

Статистическая достоверность изменения математического ожидания расходов воды оценивалась с помощью критерия Стьюдента. Статистическая достоверность изменения среднеквадратического отклонения, то есть амплитуды многолетних колебаний каждого характерного расхода воды, оценивалась с помощью критерия Фишера [21, 55, 106]. Уровень значимости (риска) принимался равным 5% [90, 105].

Для р. Мзымты рост стока воды, сопровождающийся нарушением статистической однородности рядов стока, отмечается почти во все месяцы, кроме января и февраля. В основе роста годового стока – увеличение объемов половодья, вызванное, видимо, повышением количества атмосферных осадков в холодный период. Также произошел заметный рост осеннего паводкового стока (сентябрь–ноябрь) и статистически значимо увеличилась его изменчивость от года к году (сентябрь, октябрь).

Аналогичная картина имеет место для годовых максимумов расхода воды в створе р. Мзымта – п. Красная Поляна (рис. 1.8).

Рисунок 1.8.

Многолетние колебания годовых максимумов расхода воды р. Мзымты у п.Красная Поляна Результаты анализа статистической однородности многолетних колебаний годовых и месячных максимумов расходов воды в створе р. Мзымта

– п. Красная Поляна приведены в табл. 1.4, в которой помещены оценки математического ожидания M 1, M 2 и среднего квадратического отклонения S1, S 2 за периоды 1947-1970 гг. и 1971-2003 гг.

Статистическая достоверность нарушений однородности колебаний годовых и месячных максимумов расхода воды оценивалась с помощью критериев Стьюдента и Фишера с уровнем значимости 5%. Жирным шрифтом в таблице выделены статистически достоверно различающиеся оценки. Данные табл. 1.4 указывают на статистически достоверный рост годовых максимумов расхода воды. Максимальные месячные расходы воды в основном статистически неизменны по математическому ожиданию и дисперсии.

Максимальные расходы марта отличаются уменьшением дисперсии. Для некоторых месяцев (июнь, октябрь) критерий Спирмена фиксирует положительный тренд максимальных расходов. В осенние месяцы (сентябрь– ноябрь) статистически достоверный рост дисперсии обусловлен за счет усиления паводковой активности и высоты паводков [90].

Для соседних рек также имеет место увеличение максимальных за год расходов воды (рис.1.9). Для рек Туапсе, Сочи и Мзымты отмечается нарушение однородности рядов максимального стока по дисперсии и математическому ожиданию.

Источник

Сток рек черноморского побережья


В пределах Краснодарского края с густых южных склонов Большого Кавказа, покрытых густыми лесами, стремительно несут свои воды в Черное море сотни быстрых горных рек. Правда стоит отметить, что местные жители сбрасывают в них свои нечистоты и всякий мусор, который соотвествено вытекает в море.

Самая минерализованная река Черноморского бассейна: Гостагай 940 мг/л.

Река Псоу

Река Мзымта

Река Сочи

Река Сочи начинается близ горы Чура на высоте 1313 м и впадает в Черное море у Сочи. Среднегодовой расход реки у г. Сочи около 17 м3/с. Весной и зимой часто наблюдаются паводки.

Река Пшада

Пшада — небольшая горная речка, которая беред свое начало близ горы Пшада на высоте 448 м и впадает в Черное море. На Пшаде имеется более 10 водопадов, самый высокий среди них — Большой Пшадский (Оляпкин) водопад.

Река Шахе

Шахе — вторая по величине река Черноморского побережья в пределах Краснодарского края. Она берет начало с Главного Кавказкого хребта близ горы Чура на высоте 1718 м, в зоне альпийских лугов и протекает по Лазревскому району Большого Сочи , впадая в Черное море у поселка Головинка. Практически весь бассейн реки Шахе покрыт лесом и проходит в горах. Крупные притоки: Бзыч, Кичмай. Наиболее многоводный месяц — май.

Обсудить реки Кубани на Форуме >>
Реки Черноморского побережья обладают значительными запасами гидроэнергии.

По материалам книг: Коровин В.И. Природа Краснодарского края. Краснодар: Кн.изд-во, 1979 — 279 с.

Источник

Паводковый сток российских рек Черноморского побережья Кавказа Белякова Пелагия Алексеевна

Паводковый сток российских рек Черноморского побережья Кавказа

480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ‘, MOUSEOFF, FGCOLOR, ‘#FFFFCC’,BGCOLOR, ‘#393939’);» onMouseOut=»return nd();»> Диссертация — 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат — бесплатно , доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

Белякова Пелагия Алексеевна. Паводковый сток российских рек Черноморского побережья Кавказа: диссертация . кандидата географических наук: 25.00.27 / Белякова Пелагия Алексеевна;[Место защиты: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова»], 2015.- 200 с.

Содержание к диссертации

ГЛАВА 1. Условия формирования стока российских рек черноморского побережья кавказа 10

1.1 Общая характеристика региона 10

1.2 Рельеф и геологическое строение 12

1.3 Почвенный и растительный покров 14

1.4 Климат региона 15

1.5 Гидрография и гидрологический режим рек 20

1.6 Климатические изменения водного режима рек 28

ГЛАВА 2. Описание процессов формирования стока рек черноморского побережья кавказа 35

2.1 Процессы формирования стока горных рек 35

2.2 Модели формирования стока горных рек 43

2.3 Используемая прогностическая модель формирования стока рассматриваемых рек 54

ГЛАВА 3. Прогноз стока рек черноморского побережья кавказа 66

3.1 Исходная гидрометеорологическая информация 66

3.2 Методика прогнозирования расходов воды на реках Черноморского побережья Кавказа 73

3.3 Прогнозирование уровней и максимальных расходов воды 81

3.4 Оценка погрешности и эффективности предлагаемой методики прогноза 85

ГЛАВА 4. Вероятностное прогнозирование паводков на реках черноморского побережья кавказа 95

4.1 Постановка задачи вероятностного прогноза 95

4.2 Статистический анализ ошибок прогноза максимальных и среднесуточных расходов воды 4.3 Вероятностное прогнозирование максимальных расходов и уровней воды с заблаговременностью одни сутки 108

4.4 Вероятностное прогнозирование критических осадков с заблаговременностью одни сутки 112

Список использованных источников 123

Почвенный и растительный покров

Почвенный покров в горных условиях Причерноморья отличается большой пестротой. Наиболее распространены бурые горные лесные почвы. Они занимают склоны разной экспозиции и крутизны, но чаще встречаются на средних и нижних частях склонов и во влажных балках, заросших лесом. Также распространены перегнойно-карбонатные почвы, формирующиеся на глинистых сланцах, мергелях и песчаниках. Лесные почвы имеют высокую скважность, что способствуют формированию внутрипочвенного стока по контакту с водоупором и уменьшению поверхностной составляющей стока [112].

В прибрежной зоне к юго-востоку от устья р. Туапсе распространены почвы влажных субтропиков – красноземы и желтоземы [93].

Аллювиальные почвы связаны с пойменными террасами горных рек и ручьев и встречаются в виде прерывистых полос. Делювиальные почвы образуются у подножий склонов в результате смыва почв со склонов и отложения смытой массы на нижних элементах рельефа.

Выше 2000 м преобладают дерновые и слабооподзоленные луговые почвы. Они отличаются малой мощностью (30–40 см) и легким механическим составом. На склонах северной экспозиции, под густыми зарослями рододендрона, формируются торфянистые горно-луговые почвы. В самой верхней части альпийской зоны почвы имеют весьма примитивный характер с малой долей мелкозема и органического вещества. Маломощные почвы крутых склонов встречаются на обрывистых склонах под изреженной растительностью. К нижним частям обрывистых склонов приурочены осыпи [16, 65, 112]. Для данной территории характерны следующие пояса растительности: лиственных лесов, темнохвойных лесов, субальпийский, альпийский. Леса занимают более 80% площади [19, 99]. В северной части побережья между р. Гастогайка на северо-западе и р. Шапсухо на юго-востоке в зоне лиственных лесов произрастает аридное редколесье и леса из дуба скального, дуба черешчатого, бука и граба. При продвижении на юго-восток леса произрастают на высоте до 1300-1400 м, представленные смешанными субтропическими лесами из дуба Гартвиса, дуба имеретинского, клена красивого, ясеня и др. Значительная площадь из-под субтропических смешанных лесов используется под сельскохозяйственные культуры.

Выше зоны смешанных субтропических лесов расположены зоны каштановых (от 500-600 м до 1000-1100 м) и буковых лесов (от 1000-1100 м до 1500-1600 м). Буковые леса сохранились хорошо. Они играют большую водорегулирующую и почвозащитную роль. Высокогорный пояс темнохвойных буково-пихтовых лесов приурочен к высотам от 1300-1400 м до 1900-2000 м. Субальпийская растительность в виде криволесья, редколесья, высокогорных стелющихся кустарников, высокотравья и лугов встречается до высот 2300 2400 м. Высокогорную часть южного склона Большого Кавказа занимает альпийский пояс. Широко распространены альпийские ковры и плотнодерновые луга со злаковыми или осоковыми компонентами [81, 112].

Циркуляционные условия Черноморского побережья Кавказа определяются сезонными смещениями умеренной зоны западного переноса и субтропической зоны повышенного давления с разделяющим их полярным (умеренным фронтом). Специфика региона – пограничное положение с зоной умеренного климата. Поэтому в основном преобладают подвижные циклоны и антициклоны, а обширные области подвышенного давления наблюдаются лишь эпизодически [99, 101]. Разнообразие климатических условий объясняется сложным строением рельефа, под влиянием которого видоизменяется циркуляция воздушных масс. Черноморское побережье – наиболее увлажненный регион Кавказа благодаря влиянию Черного моря и преобладающим в теплый период западным ветрам. Особенно много атмосферных осадков выпадает на юго-западных, наветренных склонах Большого Кавказа [93].

Из-за закрытости с трех сторон хребтами, способствующими стационированию средиземноморских циклонов, Черноморское побережье Кавказа отличается ровным и мягким климатом и с положительными январскими температурами до высоты 500–600 м. При этом в горах возникает сложная местная циркуляция, приводящая к перераспределению как жидких, так и особенно твердых осадков. Здесь имеют место почти все известные типы местной циркуляции, но наиболее развиты бризы, бора, горно-долинная и фёны [6, 18, 81].

В прибрежной зоне региона среднегодовая температура воздуха в целом увеличивается с северо-запада на юго-восток главным образом за счет потепления в этом направлении зимнего сезона. В районе Анапы и Новороссийска среднегодовая температура воздуха составляет 10-12С, а в районе Сочи – 14С [81, 99]. В среднегорной и высокогорной зоне также происходит рост средней температуры воздуха в направлении с северо-запада на юго-восток [81, 101].

С увеличением высот местности месячные и годовые температуры воздуха снижаются из-за проявления высотной климатической поясности.

Продолжительность периода с положительными температурами воздуха зависит от района, а также от высоты над уровнем моря. Непосредственно на побережье температуры воздуха редко опускаются ниже 0С. В предгорьях на высотах 200-1000 м длительность безморозного периода составляет от 260-280 дней, в среднегорье на высоте 2000 м она уменьшается до 220 -240 дней и до 140-160 дней – на высоте 3000м [81, 84].

Модели формирования стока горных рек

Таяние снежного покрова происходит на территории водосбора, покрытой снегом и расположенной ниже нулевой изотермы. Линейное убывание температуры с высотой для метеостанции позволяет определить минимальную температуру Tm/nS на метеостанции, при которой изотерма 0 C проходит через самую нижнюю точку водосбора и, следовательно, еще не происходит поступления талых вод на его поверхность. Высота, ниже которой происходит стаивание всех запасов воды в снеге, также является линейной функцией от температуры воздуха на метеостанции.

При положительной температуре слой стаявшей воды пропорционален ее величине. Максимальный слой удерживаемой в снеге воды, пропорционален имеющемуся запасу воды в снежном покрове. Слой поступления талых вод на поверхность бассейна равен разности между слоями стаявшей и удерживаемой в снеге воды, если эта разность положительна. В противном случае он равен нулю [10, 59, 95].

В виду отсутствия данных снегомерных съемок учитывалась только зависимость слоя поступления талых вод на поверхность водосбора от температуры воздуха на опорной метеостанции. С ростом температуры изотерма 0 C поднимается, и увеличивается площадь таяния снежного покрова. Одновременно увеличивается средняя высота части водосбора, на которой формируется талый сток и, как результат, растет среднее для этой части водосбора значение запаса воды в снеге. Таким образом, снова имеет место двойной эффект влияния температуры на слой талого стока.

Средний слой поступления талых вод на поверхность бассейна увеличивается с ростом температуры воздуха на метеостанции до ее определенного предела. Дальнейший рост температуры воздуха приводит к снижению площади части водосбора, на которой происходит таяние снежного покрова. По мере ее приближения к температуре Ттах, при которой снежный покров на водосборе практически отсутствует, слой талого стока уменьшается до нуля. Простейшим вариантом аппроксимации описанного характера зависимости среднего для всего водосбора слоя поступления талых вод hs (t +1) от приземной температуры воздуха Г(7 + 1)на метеостанции также является формула параболического вида: hs(t + l)= [T(t + l)mnS][asT(t + l) + bs], (2.2) где asи bs — постоянные для каждого расчетного периода параметры модели. Если на метеостанции температура меньше TmjrtiS, то на всем водосборе приземная температура ниже 0 С и поступление талых вод отсутствует. Следовательно, значения T(t + l) TminS должны заменяться числом TmjrtiS, при этом правая часть формулы (2.2) обращается в нуль. Если температура на метеостанции T(t +1) превышает Ттах, то в формуле (2.2) ее следует заменять числом Ттах. Для ожидаемых суток t +1 средний для всего водосбора суммарный слой поступления воды на его поверхность h(t +1) определяется формулой: h(t +1) = Ъ0 + Ъх [Tit +1) — Tminfi f + b2 [Tit +1) — Tm/n/S ] + + b3Pit + \)[Tit +1) m/nP f + b4P(t + \)[Tit +1) m/nP] + b5P(t +1) . (2.3) При условии T(t + l) TminP слой осадков P(t + l) должен заменяться нулем. При условии Tit +1) TminS температура Tit +1) должна заменяться числом TminS. При условии T(t +1) Ттах температура T(t +1) должна заменяться числом Ттах. Параметры формулы (2.3) легко выражаются, через параметры предыдущих формул и критические значения температуры Гт/ ?5, TminP и Ттах. Формирование потерь склонового стока Потери склонового стока складываются из потерь на поверхностное задержание, испарение и впитывание воды в почву. Последнее расходуется на восполнение запасов воды в почве, инфильтрацию воды в нижележащие слои грунта и аккумуляцию воды в прирусловой делювиальной осыпи [16, 17, 23, 32]. Эти потери косвенно учитываются ходом осадков и температуры воздуха. Изменение свойств почвенного, растительного и снежного покрова, процессы замерзания и оттаивания почвы учитываются путем оценки параметров модели для каждого расчетного периода времени. В виду отсутствия данных наблюдений, которые могли бы характеризовать пространственную изменчивость потерь склонового стока, использовались средние для всего водосбора характеристики, приближенно определяемые данными метеостанции и замыкающего створа.

В течение ожидаемых суток t + 1 средний расход воды склонового стока q(t +1) складывается из расхода qnoe(t + 1) поверхностного стока, расхода qnm(t +1) внутрипочвенного стока и расхода qzp(t + 1) грунтового стока.

Читайте также:  Можно ли построить мост через реку

Последний не играет заметной роли в формировании максимального стока и косвенно учитывается предшествующей водностью реки [74]. Все расчеты ведутся для конкретных суток расчетного периода, поэтому последующие водобалансовые уравнения необходимо относить не к среднесуточному расходу склонового стока и его составляющим, а к суточному слою соответствующего вида стока в конкретной точке водосбора. Это достигается умножением расхода q(t +1) на переходный коэффициент к, то есть kq(t +1) — слой склонового стока за сутки

Поверхностный склоновый сток формируется, если слой поступления воды на поверхность водосбора h(t + 1) превышает слой воды i(t + 1), просочившейся в почву за сутки t. В этом случае слой поверхностного стока кЧ„о( +1) равен разности h(t +1) — i(t +1). Если обозначить через W(t + 1) запас почвенной влаги к концу суток t + 1, то уравнение водного баланса почвенного слоя приобретает вид: W(t +1) = W(t) + i(t +1)- kqnoe(t +1)- kqzp(t + 1). (2.4) Последовательно повторяя эту процедуру для суток t, …, t- т+\, получаем выражение для запаса почвенной влаги W(t) к началу суток t + 1: W(t)= W0 + Iw(t + 1), (2.5) где W0 — запас почвенной влаги к началу первых учитываемых суток t-m. Величина Iw(t + l) определяет средний индекс увлажнения водосбора к началу суток t + l и является важнейшей характеристикой потерь склонового стока:

Смысл предлагаемого индекса увлажнения вполне очевиден — он определяется разностью между поступлением воды на поверхность водосбора и суммарным склоновым стоком за предыдущие сутки, число т которых зависит от скорости процессов формирования стока. Суммарный слой внутрипочвенного и грунтового склонового стока предлагается выражать через средний запас почвенной влаги в течение суток t в виде: »»,(0+ 4,(0= КЩ,-\+Щ\ (2.7) где коэффициент (3 принимается постоянным для расчетного периода времени. С учетом формулы (2.4) запас почвенной влаги W(t + \) к концу суток t + l может быть выражен в виде:

Своего максимального значения imaxit + \) слой поступления влаги в почву достигает в случае, когда к концу суток t запас почвенной влаги Wit) достигает максимальной влагоемкости почвы Wmax. Из уравнений (2.4), (2.5) и (2.8) следует формула: imaxit + \)= (1 + + Iw(t + l)]. (2.9) При моделировании склонового стока необходимо выделить несколько вариантов его формирования.

На покрытых луговой растительностью склонах быстро и практически без потерь формируется подвешенный поверхностный сток. На участках с толщами моренных отложений и на прилегающих к русловой сети участках также быстро и практически без потерь формируется подповерхностный сток [17, 33]. Исходя из этого, выделяется часть бассейна с относительной площадью X, на которой быстро и практически без потерь формируется приток в русловую сеть со средним для всего водосбора расходом воды chit +1).

На оставшейся части водосбора с относительной площадью 1-Х происходят потери на пополнение запасов почвенной влаги, и формируется склоновый сток со средним для всего водосбора расходом воды q(t +1).

При недостаточном слое поступления воды, когда выполняется условие h(t + l) imax(t + l), вся она расходуется на увеличение запаса почвенной влаги. В этом случае поверхностный склоновый сток отсутствует и склоновый сток равен сумме почвенного и грунтового стока, а слой просочившейся в почву влаги i(t +1) равен слою поступления воды hit +1). В этом случае выражение для qit + ї) можно получить, приравняв формулы (2.4) и (2.8) и заменив i(t + \) на h(t + l):

Методика прогнозирования расходов воды на реках Черноморского побережья Кавказа

При прогнозировании максимальных расходов и уровней воды в восьми рассматриваемых речных створах используются данные метеорологических наблюдений на четырех метеостанциях. Данные этих метеостанций могут использоваться для получения прогнозов речного стока в нескольких створах. Например, данные метеостанции в г. Сочи используется при прогнозировании расходов и уровней воды в четырех створах на реках Сочи, Западный Дагомыс и Куапсе. В то же время, за исключением величины X все параметры формул (4.19) — (4.23) имеют разные значения для каждого речного створа. Следовательно, в зависимости от рассматриваемого речного створа для одной и той же метеостанции могут быть получены разные значения критического слоя осадков Ркр (q) в течение одних и тех же суток t + l.

Определяемый формулами (4.22) или (4.23) критический слой суточных осадков Р (д) зависит от известных на дату составления прогноза t величин A(t + 1) и B(t + 1). Эти величины характеризуют гидрометеорологические условия формирования расхода воды в замыкающем створе на дату t + 1 за исключением ожидаемого на метеостанции слоя осадков P(t +1). Как следует из этих формул, чем больше значения A(t + 1) и B(t + 1), тем меньше слой осадков P(t + 1), необходимый для превышения критического расхода воды QKp с заданной вероятностью q. Приведенные в последующих таблицах данные показывают, что в месяцы с повышенной увлажненностью водосбора критический слой суточных осадков PKp(q) меньше, чем в более сухие и маловодные месяцы.

В отдельные месяцы осадки, выпадающие в жидком виде, малы и их роль незначительна. Благодаря корреляции между слагаемыми формулы (3.3) и специфике получения оценок ее параметров величина A(t + 1) может незначительно отличаться от нуля. Если из-за случайных ошибок оценки параметров формул (3.3) и (4.19) величина A(t + 1) оказалась меньше или равна нулю, то формулами (4.22) и (4.23) пользоваться нельзя. В таких условиях предлагаемая методика не позволяет определять критический слой осадков Pv(q), отвечающий обеспеченности q, так как осадки не играют главной роли в формировании максимального расхода воды в замыкающем створе.

Как следует из формулы (4.20) при высокой водности реки, большом слое уже выпавших осадков P(t) или высоких температурах воздуха T(t +1) или T(t) соответствующая ожидаемым суткам величина B(t + 1) может оказаться настолько большой, что определяемый формулами (4.22) или (4.23), критический слой ожидаемых осадков Ркр(д) станет отрицательным. В таких условиях отрицательное значение Pw (q) следует заменять нулем, интерпретируя сложившуюся ситуацию, как возможность превышения критического расхода воды QKp с большей вероятностью, чем заданная q.

Чем выше заданная обеспеченность q, тем выше критический слой суточных осадков Р (д). При д= 50% квантиль X равен нулю. Для всех речных створов и для всех месяцев математическое ожидание т, ошибки In є прогноза логарифма максимальных или среднесуточных расходов воды Іп[є(ґ + 1)] практически равно нулю, и в формуле (4.23) им можно пренебречь. В этом случае формулы (4.22) и (4.23) фактически определяют календарный прогноз критического слоя осадков на метеостанции, при котором прогнозируемый на сутки t + l максимальный расход Qmaxit + l) будет равен критическому значению QKp.

В качестве примера в табл. 4.5 для створа р. Мзымта — п. Красная Поляна приведены значения критического суточного слоя осадков (50%) на метеостанции п. Красная Поляна, соответствующие обеспеченности =50%. Расчет этих значений по формуле (4.23) выполнен при средних значениях остальных предикторов для февраля (зимняя межень), мая (половодье) и ноября (сезон дождевых паводков). Там же помещены наблюдавшиеся за весь период метеорологических наблюдений максимумы суточного слоя осадков Рmax для каждого месяца.

Приведенные в таблице данные показывают, что в условиях зимней межени (февраль) критические значения расхода воды практически недостижимы, поэтому критический слой осадков P кр (50%) многократно больше наблюдавшегося максимума. В период тало-дождевого половодья (май) наименьший из критических расходов воды кр =150 м /с в среднем достигается Q 118 при суточном слое осадков P кр (50%) = 86 мм, который меньше наблюдавшегося максимума. В табл. 4.6 для тех же месяцев приведены средние значения критического суточного слоя осадков P кр (5%) обеспеченностью 5%.

Сравнение с табл. 4.5 демонстрирует более низкие значения критического слоя суточных осадков P кр (5%) . В период тало-дождевого половодья (май) и в период прохождения дождевых паводков (ноябрь) с вероятностью 5% некоторые критические значения расходов воды Qкр могут быть превышены при не слишком большом суточном слое осадков P кр (5%) . Для необорудованных самописцами речных створов определяемый формулой (4.23) критический слой суточных осадков P кр (q) на соответствующей метеостанции сильно зависит от расчетного переходного коэффициента k . Для каждого месяца он равен среднему отношению месячных максимумов к соответствующим среднесуточным расходам воды. В некоторых створах этот коэффициент достигает значения 4,68 (р. Западный Дагомыс – п. Дагомыс, август). Столь высокое отношение максимальных расходов воды к среднесуточным возможно при быстром формировании паводков за счет кратковременных, но очень интенсивных дождей и высокой увлажненности водосборов [16, 94, 112, 124]. В таких условиях даже относительно небольшой суточный слой осадков может привести к превышению критического значения расхода воды Qкр . Следовательно, при высоких значениях расчетного переходного коэффициента к критический слой суточных осадков Ркр(д) может быть относительно небольшим. Это наглядно демонстрируют данные табл. 4.7, в которой для створа р. Западный Дагомыс — п. Дагомыс приведены значения критического суточного слоя осадков кр(5%) на метеостанции г. Сочи в феврале и ноябре при среднемесячных значениях величин A(t + 1) и B(t + 1). Там же помещены наблюдавшиеся максимумы суточного слоя осадков Рmax и значения расчетного переходного коэффициента к .

Вероятностное прогнозирование максимальных расходов и уровней воды с заблаговременностью одни сутки

В распоряжении имелись только данные о среднесуточных значениях уровней и расходов воды. Использовались средние арифметические данных метеорологических наблюдений за период с 1984 по 1987 г. и с 1990 по 2005 г. на метеостанциях г. Туапсе и г. Сочи, расположенных по обе стороны от бассейна р. Куапсе на примерно одинаковом расстоянии. Базовый период за 19 лет включает 6691 ежесуточных совместных гидрологических и метеорологических наблюдений.

Методика прогнозирования среднесуточных расходов воды в створе р. Куапсе – с. Мамедова Щель с заблаговременностью одни сутки основана на общей схеме, изложенной в 25C. главе 3. Для данного створа приняты следующие критические значения среднесуточной температуры приземного слоя воздуха на метеостанции: минимальная температура, при которой происходит снеготаяние Tmin,S= 0C; минимальная температура, при которой осадки выпадают в жидком виде Tmin,P = 2C; максимальное значение учитываемой температуры Tmax =

Прогноз среднесуточного расхода воды предлагается получать по формуле (3.3), параметры которой для каждого месяца помещены в табл. 3.1.

Погрешность методики прогноза среднесуточных расходов воды оценивалась на независимом материале. Для этого исключались данные за один год, производилась переоценка параметров, а данные за исключенный год использовались для сравнения прогноза среднесуточных расходов воды с их фактическими значениями. Для оценки погрешности прогноза эта процедура производилась для всех лет базового периода. На рис. 3.2 приведены совмещенные графики колебаний фактических и спрогнозированных среднесуточных расходов воды в 2005 г.

Графики колебаний фактических Q(t) и спрогнозированных Q(t) среднесуточных расходов воды в створе р. Куапсе — с. Мамедова Щель в 2005 г. Для оценки средней квадратической погрешности прогноза стпр применялась рассмотренная в главе 3 теоретическая формула (3.10). В ней учтены не только разности между фактическими и прогнозируемыми расходами воды, но и соотношение между длиной использованного для каждого месяца ряда наблюдений N = 242 — 304 и числом оцениваемых параметров к=13. В табл. 3.2 для каждого месяца приведены общее количество N использованных суток с синхронными гидрологическими и метеорологическими наблюдениями, множественный коэффициент корреляции между фактическими и прогнозируемыми значениями среднесуточного расхода воды R, средняя квадратическая погрешность прогноза апр и показатель эффективности прогноза апр / аА, равный отношению тпр к погрешности инерционного прогноза тд.

В целом предлагаемая методика прогноза среднесуточных расходов воды в своре р. Куапсе — с. Мамедова Щель имеет коэффициент корреляции между прогнозируемыми и фактическими значениями среднесуточных расходов воды R = 0,80; среднюю квадратическую погрешность ошибки прогноза апр = 0,85 м3/с и показатель эффективности прогноза апр /аА= 0,62. Таким образом, при условии точного метеорологического прогноза предлагаемая методика достаточно точна и эффективна по сравнению с инерционным прогнозом.

С целью проверки предлагаемой схемы получения прогноза для случаев экстремально большого увеличения расходов воды в течение суток из всего набора 6691 фактических и прогнозируемых среднесуточных расходов воды было выбрано 68 пар с наибольшими значениями суточного роста расходов. Таким образом, были выделены случаи увеличения расхода воды за сутки обеспеченности не выше 1%. Для них была получена оценка средней квадратической погрешности прогноза т = 7,42 м3/с и показателя его эффективности апр / тА = 0,57.

Для получения прогноза суточных максимумов расхода воды Qmax(t+ 1) прогнозируемые значения Q(t + 1) среднесуточных расходов (при ожидании паводков) следует умножать на коэффициент к . Для подстраховки средние для каждого месяца значения к можно заменять их значением к(5%), соответствующим обеспеченности 5%. Для каждого месяца значения к и к(5%) помещены в табл. 3.3.

Методика вероятностного прогнозирования максимальных расходов и уровней воды в створе р. Куапсе — с. Мамедова Щель с заблаговременностью одни сутки основана на теоретических положениях и результатах статистического анализа, изложенных в главе 4. Для данного речного створа соответствующие различным уровням опасности критические значения уровня и расхода воды помещены в табл. 3.4.

На рис. 3.3 для двух месяцев — февраля (сезон дождевых паводков) и августа (летняя межень) приведены графики функции pKp(Qmax, определяющей вероятностный прогноз максимальных расходов и уровней воды на одни сутки.

Методика вероятностного прогнозирования критического значения осредненного по двум метеостанциям г. Туапсе и г. Сочи суточного слоя осадков с заблаговременностью одни сутки основана на теоретических положениях, изложенных в главе 4. При известных на дату составления прогноза t значениях Qmax(t), Qmax(t-1), P(t), T(i) и прогнозе T(t + 1) среднесуточной приземной температуры воздуха критический слой осадков Рк (q) определяется, исходя из заданной вероятности q превышения расходом и уровнем воды в створе р. Куапсе — с. Мамедова Щель своих критических значений. Критический слой осадков, осредненных по двум метеостанциям г. Туапсе и г. Сочи, в течение суток t+ 1 на метеостанции г. Туапсе определяется формулами (4.18), (4.21) и (4.23). Среднемесячные значения критического суточного слоя осадков Рк (5%), соответствующие обеспеченности q= 5%, приведены в табл. 3.7 для февраля и августа.

Источник



Сток рек черноморского побережья

В условиях рыночной экономики особенно актуален мониторинг водных ресурсов рек, их количественная и качественная оценка, прогноз. Бассейн рек Черноморского побережья занимает 0,6 % территории Северо-Западного Кавказа и дает 2,5 % годового объема стока рек региона.

На Черноморском побережье насчитывается около 260 рек. В гидрологическом отношении оно сильно отличается от бассейна Кубани и Приазовских рек и расчленено на многочисленные мелкие водосборные бассейны. От Новороссийска до юго-восточной границы региона насчитывается до 80 отдельных рек, впадающих в море, причем только 3 из них – рр. Мзымта, Шахэ и Псоу имеют длину более 50 км с площадью водосбора свыше 400 км2, все другие реки значительно меньше. У большинства рек, особенно в верхнем течении, долины имеют каньонообразный характер. Реки Черноморья отличаются значительными уклонами (i) от 12‰ (р. Вулан – с. Архипо-Осиповка) до 55,7‰ (р. Куапсе – Мамедова Щель), а их средневзвешенный уклон возрастает до 120‰ (р. Псий – с. Тух-Аул). Средняя высота водосбора (Нср) колеблется от 160 м (р. Гастогай – ст-ца Гастогаевская) до 1010 м (р. Шахэ – с. Солох-Аул). Реки имеют значительную лесистость, от 52 % (р. Гастогай) до 99 % (р. Куапсе).

По водному режиму реки Черноморья подразделяются на две группы. Первую группу, расположенную западнее р. Туапсе, составляют реки средиземноморского климата с паводочным режимом в холодную часть года и неустойчивым низким уровенем с мая по октябрь. Летняя межень изредка прерывается ливневыми паводками, иногда катастрофическими. Во вторую группу входят реки субтропического климата Большого Сочи. Для них типичны паводки в течение года и непродолжительная межень. Для систематизации особенностей водного режима рек отдельных территорий производится обычно ее гидрологическое районирование. В пределах побережья выделено два гидрологических района с учетом гипсографии, степени увлажнения территории и водного режима рек: Северное Причерноморье и Южное Причерноморье (южнее р. Туапсе). Реки характеризуются III паводочным типом режима. Паводки обычно продолжительны (чаще 6-8 дней) и могут формироваться в течение всего года.

На реках Северного Причерноморья паводки наблюдают в холодный период. В летне-осенний период часто наступает между паводками довольно длительная и низкая межень. Реки с водосборами до 500 км2 в маловодные годы пересыхают. На весенне-летний период приходится около 45 % годового стока и на зимний – 55 %.

Отличие рек Южного Причерноморья состоит в том, что паводки здесь еще более многочисленны (до 20-25 в год) и более равномерно распределяются внутри года, с несколько меньшим их числом в весенний период. Меженные периоды, поэтому менее продолжительны и отличаются высокой водностью.

Общая минерализация воды рек Черноморья колеблется от 50 мг/л (р. Мзымта в верхнем течении) до 940 мг/л (р. Гастогай) и относятся к гидрокарбонатному классу с преобладанием ионов Са2+, но для большинства рек характерна малая и средняя минерализация (не более 500 мг/л). Реки, расположенные западнее р. Туапсе, имеют более повышенную жесткость вод (6-8 мг·экв). Мутность рек колеблется от 50 г/м3 до 200 г/м3. По условиям увлажнения и теплообеспеченности, годовой сток рек изменяется от 500 мм на северо-западе до 2000-2500 мм на юго-востоке и в горах, а коэффициенты его вариации – от 0,16 до 0,4. Реки побережья получают питание главным образом от дождей и полноводны в течение всего года почти везде (за исключением северо-западного района, где они многоводны в осенне-зимний сезон, так как максимум осадков наблюдается здесь в зимний сезон, а минимум – весной). Водный режим рек этого района носит явные черты средиземноморского. Сезонно-снеговое питание имеет основное значение для местных равнинных рек, сток которых полностью заканчивается весной. Для перспективного планирования необходим учет водных ресурсов не только по отдельным водосборам, а по территории в целом. Среднегодовой рас ход воды по рекам Черноморья составляет 15,5 м3/с, но во внутригодовом распределении имеются некоторые отличия (табл. 1). В целом за год водные ресурсы рек Черноморья за многолетний период составляют 505·10м3.

Источник

Adblock
detector