Материал: verhvolga

Рисунок 7.3 – Коэффициенты вариации максимального слоя дождевых паводков рек бассейна Верхней Волги

При построении карт использовались стандартные способы картирования гидрологических величин – расчетные значения относились к центрам тяжести водосборов.

Карты построены по расчетным характеристикам дождевого стока для средних по площади водосборов рек, как правило, это реки с площадями водосборов от 500 до 50 000 км2 . Наибольшие по району модули дождевого стока и слои стока дождевых паводков характерны для левобережных рек бассейна р. Волга, в северо-западной и северной частях выделенного района

(рисунки 7.1–7.2). Изменчивость слоя стока дождевых паводков колеблется в пределах от 0,5 в

бассейнах рек Суда, Молога до 1,0 в бассейне р. Ока (рисунок 7.3).

106

8 МИНИМАЛЬНЫЙ СТОК

8.1 Условия формирования минимального стока

Минимальные расходы воды наблюдаются в периоды, когда питание рек осуществляется в основном за счет притока подземных вод. Поэтому условия водообмена русел рек с подземными водоносными горизонтами и величина естественных ресурсов подземных вод в речных бассейнах являются одними из основных факторов, определяющих минимальный сток рек. Наряду с гидрогеологическими условиями как меженный, так и минимальный месячный и суточный сток зависят от физико-географических факторов – климата, рельефа, характера почв и грунтов,

заболоченности, лесистости, озерности водосборов. Большое влияние на величину минимального стока рек может оказывать хозяйственная деятельность. Так, на реках Тверца, Москва, верхнем течении Клязьмы и ряде других режим минимального стока в большой мере определяется степенью регулирования гидротехническими сооружениями и величиной забора и сброса вод.

Влияние изменения в пространстве климатических характеристик проявляется в уменьшении минимального стока с северо-запада на юго-восток, что объясняется как уменьшением подземного питания, так и закономерностью зонального уменьшения атмосферных осадков и увеличения испарения.

На фоне зонального изменения минимального стока отчетливо проявляется влияние рельефа.

На возвышенностях в связи с увеличением эрозионного вреза и повышенным увлажнением наблюдается увеличение стока (Валдайская, Среднерусская, Приволжская возвышенности), тогда как в пределах низменных равнин при слабой расчлененности рельефа интенсивность подземного питания, а соответственно, и минимальный сток уменьшаются (Верхневолжская, Молого-

Шекснинская низменности).

В гидрогеологическом отношении большая часть района относится к Московскому артезианскому бассейну. Водообильность отложений карбона верховьев р. Волга и ее северных притоков определяет высокую долю подземного, а соответственно, и минимального стока, тогда как в областях распространения маловодных юрских, меловых и пермских отложений,

представленных глинами, подземный сток уменьшается. Так снижение минимумов прослеживается в центральной части Верхневолжской низменности и на севере Приволжской возвышенности.

Наиболее значительное влияние гидрогеологических условий азонального характера проявляется в районах развития карстующихся пород, аллювиальных и флювиогляциальных отложений древних речных долин. Так аномальные величины минимального стока наблюдаются на реках Сережа, Теша, Пьяна, Ушна и Алатырь, где колебания модулей минимального стока объясняются положительным и отрицательным влиянием карста.

107

По данным наблюдений в бассейнах рек Молога, Суда, Шексна увеличение заболоченности приводит к повышению естественной зарегулированности меженных расходов и увеличению модулей минимального стока рек.

Наличие в бассейне реки проточных озер приводит к повышению минимального стока,

величина которого зависит от удаленности водоема от рассматриваемого створа и регулирующего объема озера. Наиболее значительное влияние озерного регулирования проявляется на реках Селижаровка, Пра, Векса, Которосль, Нерль, Меглинка и др.

Краткая характеристика межени. Для режима рек района характерным является наличие двух периодов низкого стока – летне-осенней и зимней межени. Летне-осенняя межень начинается обычно в конце мая – середине июня и оканчивается в октябре – начале ноября. Более поздние сроки наступления межени (июль) характерны для рек северо-западной части района (бассейн рек Суда, Шексна) и для рек, сток которых зарегулирован озерами (Пра, Нерль). Наиболее раннее окончание межени характерно для рек северной части территории (сентябрь), наиболее позднее – для рек южной части района (бассейн Верхней Оки, Цны, Мокши). Средняя продолжительность межени изменяется от 50–60 до 140–160 дней. На реках северо-западной части района средняя продолжительность межени составляет 80–90 дней, в северо-восточной части (бассейны рек Унжа,

Ветлуга) – 50–60 дней, в южной части (бассейны Верхней Оки, Мокши, Суры) – 120–160 дней и на остальной территории – 100–140 дней. Продолжительность наиболее маловодного периода в среднем составляет 10–15 дней и только на юго-востоке района увеличивается до 20–30 дней.

Сток летне-осенней межени почти ежегодно нарушается дождевыми паводками.

Зимняя межень устанавливается в конце ноября – начале декабря и заканчивается в конце марта – начале апреля. Ранние сроки ее начала в отдельные годы приходятся на конец октября,

поздние – на конец декабря (р. Вазуза, р. Орша, р. Корожечна, р. Молога, р. Немда, р. Унжа, р. Ока и др.). Ранние сроки окончания отмечаются в начале марта (р. Гжать, р. Орша, р. Молога,

р. Солоница, бассейн р. Ока и др.), поздние – во второй половине апреля. Средняя продолжительность межени для преобладающей части района составляет 120–140 дней, лишь на юге территории она уменьшается до 90–100 дней. Наиболее маловодный период наблюдается обычно в феврале – марте, продолжительность его 15–30 дней. В зимний период в отдельные годы отмечается повышение стока рек за счет снеготаяния при оттепелях.

Определение минимального стока

За основную характеристику минимального стока принимается величина минимального 30-

суточного стока – среднее значение минимального стока, определенное за 30 суток с наименьшим стоком в летне-осеннюю или зимнюю межени. Порядок определения минимального 30-суточного расхода воды следующий: на гидрографе стока или по таблицам ежедневных расходов воды устанавливаются сутки с наименьшим стоком в данном сезоне и, двигаясь от этого расхода влево

108

и вправо, устанавливается период в 30 суток с наименьшим стоком, т. е. 30-суточный период является непрерывным.

8.2 Минимальный летне-осенний сток

8.2.1 Исходные данные

Исходными данными для расчетов значений минимального стока рек бассейна Верхней Волги заданной обеспеченности послужили ежегодные данные о минимальном 30-суточном и суточном летне-осеннем стоке рек по постам, в том числе закрытым. Информация о них, а также продолжительность наблюдений за минимальным стоком, характерные значениях стока

(наибольший и наименьший расход и соответствующие им годы) приведены в Приложении А.11

и А.12. Минимальный суточный летне-осенний или зимний сток – наименьшие расходы воды за летне-осенний или зимний меженные периоды.

Минимальный 30-суточный летне-осенний сток. Анализ данных наблюдений о минимальном стоке выполнен по 375 постам с площадями водосборов от 0,07 км2 (лог Лесной – д. Лызлово) до 244 000 км2 (р. Ока – г. Горбатов).

Период наблюдений на постах составляет от 1 года до 130 лет. Наиболее изученными являются реки с площадью водосбора более 2000 км2, средняя продолжительность наблюдений на которых составляет 53 года. Средняя продолжительность периода наблюдений на малых реках с площадью водосбора менее 100 км2 равна 26 годам.

По данным продолжительных наблюдений в гидрометрических створах выполнено приведение рядов минимальных расходов воды к многолетнему периоду. В результате средняя продолжительность рядов характеристик минимального стока составила 78 лет, а длина рядов увеличилась в среднем на 37 лет.

Минимальный суточный летне-осенний сток. Анализ исходных данных по 433 постам показал, что период наблюдений за минимальными суточными расходами воды составляет от 1 до

129 лет. Наиболее изученными являются реки с площадью водосбора более 2000 км2, средняя продолжительность которых составляет 53 года. Для рек с площадью водосбора 100–2000 км2

средняя продолжительность периода равна 37 годам, а для рек с площадью водосбора менее

100 км2 – 19 лет.

По данным продолжительных наблюдений в гидрометрических створах было выполнено приведение рядов минимальных расходов воды к многолетнему периоду. В результате продления средняя продолжительность рядов характеристик минимального стока составила 75 лет, а длина рядов увеличилась в среднем на 33 года.

109

8.2.2 Однородность и стационарность

В соответствии с [6] необходимым условием объективной статистической обработки гидрологических рядов для получения расчетных значений стока является анализ однородности временных рядов. Оценка однородности рядов минимального 30-суточного стока рек рассчитана по 245 рядам наблюдений. По результатам анализа выявлено значительное число рядов

минимального стока, неоднородных по среднему и дисперсии. Гипотеза о неоднородности рядов

подтвердилась по критерию Стьюдента – в 64 % случаев, по критерию Фишера – в 45 % случаев .

Оценка однородности рядов минимального суточного стока рек рассчитана по 307 рядам

наблюдений. Гипотеза о неоднородности рядов подтвердилась по критерию Стьюдента – в 70 %

случаев, по критерию Фишера – в 55 % случаев.

Нестационарность временных рядов может быть вызвана как хозяйственной деятельностью на

водосборах, так и изменением природных условий формирования минимального стока рек. Анализ

многолетних колебаний минимального стока рек бассейна Верхней Волги позволил выделить

положительные тренды в рядах минимальных расходов воды с 70-х годов прошлого века. С 1978 по

2010 год увеличение нормы минимального 30-суточного летне-осеннего стока рек относительно

предыдущего периода составило в среднем порядка 60 % (рисунок 8.1).

Рисунок 8.1 – Многолетние изменения минимальных летне-осенних 30-суточных расходов воды (м3/с) для рек бассейна Верхней Волги

Горизонтальными линиями показаны средние значения за периоды до (синий ) и после 1978 г (красный цвет) а) р. Ока – г.Калуга (F = 54 900 км2); б) р. Угра – пгт Товарково (F = 15 300 км2); в) р. Керженец – с. Хахалы (F = 3630 км2); г) р. Молога – г. Устюжна (F = 19 100 км2)

110