Обратная связь
|
ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ На общем фоне воздействия климатических факторов на формирование стока и его величину проявляется влияние неклиматических факторов, которое заметно усиливается с уменьшением размеров бассейна и периода, за который рассматривается это влияние.
К факторам подстилающей поверхности относятся рельеф, почвенный покров, геологическое строение бассейна реки, наличие растительности, болот и озер.
Рельефречных бассейнов определяется совокупностью форм земной поверхности, высотным их расположением, степенью расчлененности и изрезанности, крутизной и экспозицией склонов, уклонами водных потоков. Влияние рельефа поверхности водосбора на сток проявляется различно. Наличие крупных форм рельефа способствует увеличению скорости стекания воды по поверхности водосбора, а при больших уклонах интенсифицируется развитие гидрографической сети. В то же время плоский, равнинный рельеф способствует увеличению водоудерживающей способности бассейна. При одинаковых прочих условиях фильтрация больше в равнинных бассейнах по сравнению с горными. В общем случае непосредственное влияние рельефа (уклонов и длины склонов) на реч- ной сток ощутимо при малых площадях водосборов, нивелируясь при их увеличении.
Значительно большее влияние оказывает рельеф на отдельные элементы водного баланса речных бассейнов: осадки, инфильтрацию влаги в почвогрунты и испарение. Особенно ярко это влияние выражено в горах, где с высотой местности увеличивается годовая сумма осадков, снижается температура воздуха, что вызывает уменьшение испарения и соответственно увеличение стока.
Вертикальная зональность климатических факторов обусловливает вертикальную зональность стока. С высотой возрастает доля твердых осадков, что приводит к увеличению стока.
В речных бассейнах горных районов рельеф способствует перераспределению твердых осадков. В горных котловинах, глубоких ущельях, у подножья склонов в результате схода снежных лавин и перемещения снегового покрова ветром скапливаются большие массы снега, которые при таянии в летний период служат источником питания горных рек.
На равнинных территориях ветер также сносит снег с открытых мест в понижения рельефа (балки, овраги и речные долины). Таяние аккумулированных снежных запасов приводит к увеличению поверхностного стока в период весеннего половодья.
В речных бассейнах равнинных территорий засушливых и полупустынных районов с редкой гидрографической сетью значительные площади (20...50% и более) занимают бессточные пространства и бессточные озера. Осадки, выпадающие на их поверхность, полностью расходуются на испарение и питание подземных вод, залегающих ниже русл и не принимающих участия в питании рек. Размеры бессточных площадей сокращаются в многоводные годы и возрастают в маловодные. При расчетах характеристик стока бессточные площади следовало бы исключить из водосборных площадей, но определение этих площадей практически не представляется возможным.
Влияние почвенного покрова речного бассейна на сток зависит от водопропускных и водоудерживающих свойств почв, которые определяют процессы фильтрации и испарения воды, поступающей на водосбор в виде осадков. При изучении влияния почв прежде всего исследуют физико-механические и физико-химические характеристики почв, их структуру и характер сельскохозяйственной обработки. При относительно высокой инфильтрационной и слабой водоудерживающей способности большая часть осадков просачивается через почвогрунты, достигает уровня грунтовых вод, способствуя увеличению их запасов. В этом случае поверхностный сток уменьшается, испарение мало, но внутригодовое распределение стока будет более равномерным в результате увеличения стока в меженный период. При малой инфильтрационной и высокой удерживающей способности почвы выпавшие атмосферные осадки почти полностью стекают по поверхности, увеличивая поверхностный сток, но запасы подземных вод в этом случае не восполняются. Из физико-хими- ческих свойств почвы важную роль играет наличие коллоидов в их составе. В верхнем слое почвы, где развита корневая система растений и происходят бактериологические процессы, часть пор заполнена коллоидами (студенистыми веществами органического происхождения), которые при поглощении воды набухают, тем самым, уменьшая фильтрующую способность почвенного слоя. Структурные почвы легко впитывают воду, обладают высокой водоудерживающей способностью. Бесструктурные почвы впитывают небольшое количество воды, увеличивая поверхностный сток.
Разница среднегодовых значений испарения и стока для замкнутых бассейнов при разных категориях почв (например, песчаных и глинистых) будет отличаться не более чем па 10...20%. Водосборы с большой площадью (несколько десятков квадратных километров) имеют неоднородные почвы, поэтому влияние почв на величину стока для крупных бассейнов не очень велико. Особенности почв имеют решающее значение, иногда большее, чем климатические факторы, при формировании стока временных водотоков и малых речных бассейнов.
Геологическое строениеречного бассейна оказывает значительное влияние на величину поверхностного стока и грунтового питания реки, определяя условия накопления и расходования подземных вод. Наиболее важными факторами формирования стока являются литологический состав пород, характер их залегания и глубина водоупоров. Наличие мощных слоев хорошо водопроницаемых рыхлых или трещиноватых пород, являющихся аккумуляторами влаги, обусловливает более равномерный сток и увеличение грунтового питания, особенно заметное в межень. В областях распространения закарстованных горных пород поверхностный сток обычно отсутствует. Атмосферные осадки, поглощенные карстовыми воронками и просочившиеся в трещины, существенно увеличивают запасы подземных вод, способствуя зарегулированности стока.
Геологическим фактором считают также и глубину эрозионного вреза русла реки, которая обычно возрастает с увеличением площади речного бассейна. Углубление эрозионного вреза повышает вероятность прорезания большого числа горизонтов подземных вод и усиления подземного питания реки.
Непосредственное влияние растительностина сток сравнительно невелико. Растительный покров, увеличивая шероховатость земной поверхности, создает условия для лучшего просачивания воды в почву.
В значительно большей мере влияние растительности, особенно леса, выражается в изменении климатических факторов стока: задержание части атмосферных осадков иувеличение тем самым потерь на испарение, поглощение влаги из почвы и расходование ее в больших количествах на испарение, затенение почвы и уменьшениенагревания, а тем самым уменьшение испарения с почвы, увеличение в лесу нормы осадков и т. д. Кроме того, растительный покров перераспределяет поверхностный и подземный сток вследствие повышенной скважности и водопроницаемости лесных почв и большей шероховатости поверхности залесенных водосборов.
Вопрос о влиянии леса на сток служит предметом многолетних дискуссий и рассматривается в исследованиях ряда авторов: В. В. Докучаева, В. В. Рахманова, А. А. Молчанова, А. В. Лебедева и др.
В настоящее время установлено, что гидрологическую роль леса следует рассматривать с учетом ряда причин и в зависимости от природных условий и хозяйственной деятельности человека. В первую очередь следует иметь в виду, что распространение лесов и сток в естественных условиях тесно связаны с климатом. При одинаковых климатических условиях и одинаковой лесистости влияние леса зависит от геоморфологических условий, с которыми тесно связаны процессы стенания воды по поверхности земли, положения уровня грунтовых вод, физических и водных свойств почвы, состава и полноты насаждений, способов рубки леса и характера и продуктивности поля, с которым сравнивается сток облесенных территорий.
Для малых водосборов при одинаковых размерах бассейнов, одинаковых климатических и геологических условиях с увеличением лесистости происходит уменьшение стока. Это связано с тем, что в лесных бассейнах влага попадает в речную сеть почти исключительно подземным путем. Малые реки, имеющие незначительную глубину вреза русла, обычно не получают подземного питания. По мере увеличения глубины эрозионного вреза на больших водосборах большая часть просачивающихся вод попадает в речную сеть бассейна в связи с усилением дренирующей роли реки. Поэтому различия в стоке с увеличением площади водосборов безлесных и лесистых районов постепенно сглаживаются.
Влияние болот на сток, согласно многочисленным исследованиям, может быть как положительным, так и отрицательным. С одной стороны, благодаря большой влагоемкости болото способно аккумулировать значительный объем воды. Но вследствие малой водоотдачи торфа, а также низкого расположения болот накопленная вода тратится на испарение, особенно в теплое время года. Исследования Б. С. Маслова и А. Г. Булавко в Белоруссии показали уменьшение коэффициента годового стока с повышением заболоченности водосбора, что подтверждается данными других авторов.
Влияние болот на формирование стока и его величину зависит отобщих климатических и микроклиматических условий, определяющих количество осадков, конденсацию и испарение с различных подстилающих поверхностей, а также от типа болот (верховое и низинное), стадии их развития, степени заболоченности отдельных водосборов по сравнению со средней заболоченностью территории.
Наличие озер на территории речных бассейнов существенно влияет как на величину годового стока, так и на распределение его по сезонам года. С изменением озерности меняются соотношения между площадями, покрытыми водой и занятыми сушей. Различие в величине испарения с водной поверхности и с суши влечет за собой изменения стока. Годовой сток рек, в бассейнах которых имеются озера, снижается. Влияние озерности неодинаково в различных физико-географических условиях. В лесной зоне при озерности до 10% уменьшение годового стока составляет менее 10%, а при озерности 30...50% и более уменьшение годового стока может достигнуть 50% и более. При этом к югу влияние озерности на уменьшение годового стока быстро возрастает. Озера являются мощными регуляторами стока, способствуя растягиванию половодья и уменьшению максимальных расходов воды в период половодья и повышению стока в маловодные сезоны года. Регулирующая способность озер зависит от места их нахождения, оказывая больший регулирующий эффект при расположении в нижнем течении водотоков.
|
|