Расчеты стока на территории Омской области Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Таблица 2

Золы области

Типы природопользования Северная Северная лесостепь Южная лесостепь Степная

Сельскохозяйственная освоенность

Сельскохозяйствен ный 20 эд 71 83

Лесохозяйственный

Комплексное 20 55 71 83

Лесистость территории

Сельскохозяйственный 88 58 45 35

Лесохозяйственный -12 21 1 1 22

Комплексное 87 5-4 40 33

Цотность дорог

Сельскохозяйствен ный 1.2 0.9 0,9 1,1

Лесохозяйственный 0,7 1,3 1,5 1,25

Комплексное 0,7 1,06 1,25 0.71

вания, исходя из параметров сельскохозяйственного и лесохозяйственного типов природопользования, позволит нормировать антропогенную нагрузку на природную систему. Оптимальные параметры сельскохозяйственной освоенности и лесистости

территории должны использоваться при разработке предложений по изменению характера использования земли и обосновании этих предложений.

Библиографический список

1. Волков С. Н. Землеустройство. Теоретические основы землеустройства / С. Н. Волков. - М.: Колос, 2001. Т. 1. - 496 с.

2. Доклад о состоянии и использовании земель в Омской области в 1999-2005 году / Упр. федер. агентства кадастра объектов недвижимости по Ом. обл. - Омск : [б. и.], 1999-2005. -107 с.

3. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия / В.И. Кирюшин. - М. : Колос. 1996. - 367 с.

4. О состоянии и пй охрпне окружающей среды Омской области: [доклад] / Гл. упр. природ, ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Ом. об. — Омск : [б.и.), 1998-2004.- 198 с.

5. Попович И.В. Методика экономических исследований в сельском хозяйстве : учеб. пособие.2-е изд. перераб. и доп. / И В. Попович. - М. : Экономика. 1973. - 280 с.

6. Практикум по экономико-математическим методам и моделированию в землеустройстве / Под ред. С.Н. Волкова, Л.С. Тзер-довской — М. : Агропромиздат, 1991. — 256 с.

7. Рогатнев Ю. М. Создание рационального землепользования на основе совершенствовании природопользования как важнейшего фактора создания устойчивой экономики в современных условиях / Ю.М. Рогатнев // Природа, природопользование и природообусгройство Омского Прииртышья: Материалы III обл. науч.-практ. конф. — Омск, 2001. — С. 164-167

ВЕСЕЛОВА Марина Николаевна, старший преподаватель кафедры землеустройства института землеустройства и кадастра.

Дата поступления статьи в редакцию: 10.05.06г. © Веселова М.Н.

УДК 554.16.04« (571.13) Г. Г< БИКБУЛАТОВА

Омский государственный аграрный университет

РАСЧЕТЫ СТОКА

НА ТЕРРИТОРИИ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

В статье рассматриваются вопросы определения местного стока на территории Омской области, а также сравниваются значения гидрометрического и климатического стока.

Анализ территориального распределения речной сети на карте Омской области показывает, что в северной половине области существует густая речная сеть, а в южной половине территории помимо практически уже беспрнточного участка нижнего течения Оми, а также бесприточного участка Иртыша рек нет. Однако в южной половине территории существует множество озерных котловин с пресными и солеными озерами, а также сотни тысяч микроводосборов блюдцеобразной формы — западин рельефа, которые во время снеготаяния и во время дождей заполняются водой, что в отдельные годы 11957, 1985) приводит к наводнениям. Важнейшей характеристикой еодных ресурсов территории является сток. В условиях отсутствия гидрографии возникает проблема определения местного склонового стока.

При отсутствии измерений стока воды в реке для определения значений расчетного стока обычно пользуются картой изолиний нормы стока, а также картой изолиний коэффициента вариации Су. К сожалению, значение параметра О определить при отсутствии ряда невозможно, и его значение принимают таким же, как у большинства изученных рек района. При этом возможны значительные ошибки в определении стока заданной обеспеченности (повторяемости). При построении карты изолиний нормы стока и при использовании ее в зоне недостаточного увлажнения встречается ряд трудностей, так как гидрографическая сеть здесь крайне редка, изменчивость стока очень велика, действующая площадь водосбора непостоянна и трудно оценима, слой стока зависит от площади водосбора и глубины вреза русла. Еще в 1940 г. М. А. Ве-

Рис. 1. Сравнение месячных значений слоя стока, вычисленного по данным метеостанции Тара, со значениями гидрометрического (измеренного) стока по результатам наблюдений на реке Тара - с.Муромцево

Рис. 3. Сравнение климатического и гидрометрического стока по годам в мм, р.Тара - Муромцево, 1973-1999 гг.

ликанов писал: «... чисто гидрометрическое изучение стока должно быть отвергнуто как нереальное и нерациональное и должно быть заменено гидрологическим на основе метода водного баланса». [4]

При отсутствии данных гидрометрических измерений сток может быть определен с помощью уравнения водного баланса.

Y = H-Z, (1)

где Y — сток в мм, Н — увлажнение (осадки) в мм, Z — испарение в мм.

Метод гидролого-климатических расчетов (ГКР) проф. В. С. Мезенцева, основанный на совместном анализе уравнений водного и теплового балансов, позволяет производить расчеты стока на основании данных массовых наблюдений метеорологических станций, причем исходными данными являются значения атмосферных осадков и температурных характеристик, а также водно-физических констант почвогрунтов. Режим стока при расчетах методом ГКР описывается генетически в связи с процессами перераспределения атмосферной и почвенной влаги деятельным слоем' земной поверхности. Расчетный (климатический) сток, вычисленный для района метеостанции, не зависит от площади водосбора, карта изолиний слоя стока характеризуется исключительно однородным исходным материалом и отличается от карты гидрометрического стока только в зоне недостаточного увлажнения.

Метод гидролого-климатических расчетов B.C. Мезенцева базируется на генетических связях между элементами водного и теплового балансов [6,7,8].

В расчетной схеме используются следующие показатели:

Zm — максимально возможное испарение в мм, эквивалент соотношения : Zm = Tz / L (Tz — теплоэнергетические ресурсы испарения, L — удельная теплота парообразования) ;

КХ - исправленные атмосферные осадки в мм;

W, и W2 — запасы влаги в почве на начало и конец расчетного периода в мм;

Н — суммарное увлажнение в мм, определяется как H = KX + W,-W, ;

Z - суммарное испарение в мм;

Y - климатический (расчетный) сток в мм.

—*— Ассчитантй

30

--1

09 10

Рис. 2. Сравнение месячных значений слоя стока, вычисленного по данным метеостанции Калачинск, со значениями гидрометрического (измеренного) стока по результатам наблюдений на реке. Омь - г. Калачинск

Y. ш

Рис. 4. Сравнение климатического и гидрометрического стока по годам в мм, р.Омь - Калачинск, 1973-1999 гг.

Суммарное испарение Z определяется по следующему уравнению связи:

z=Zm [ 1 + ((кх + ш,-\лд/гт) ■")■"", (2)

где Zm - максимально возможное испарение (мм), КХ - исправленные атмосферные осадки (мм), W„W2 —влажность почвы в начале и конце расчетного периода,

п — параметр, учитывающий условия формирования стока (для рассматриваемой территории п равен 3).

Из уравнения (1) ctokY равен:

Y ~ Н - Zm[H-(H/Zm)T"" (3)

Средняя за расчетный период влажность почвы Vcp (в долях от наименьшей влагоемкости) определяется по формуле:

Vcp =[(KX + W,-W.J/Zm|"\ (4)

где г —параметр, учитывающий водно-физические свойства почв, для почв Омской области равный 1,5.

B.C. Мезенцевым и его сотрудниками в начале 70-х гг. были проведены гидрологические расчеты расходных элементов водного баланса для 238 метеостанций Западной Сибири. Результаты расчета местного стока по данным метеостанций Тобольск, Демьянское, Васюганское, Тара, Бакчар, Ягыл-Яг были проверены по имеющимся данным измеренного стока [5,13].

Однако на территории Омской области среднегодовые расходы были проанализированы для створов Омь-Куйбышев, Омь-Калачинск, Тартас-Венгерово, Тара- Муромцево, Шиш- Васисс за период с 1936 по 1972 г. [11], были вычислены нормы испарения и стока для 10 южных станций рассматриваемой территории за период 1972- 1999 гг. Е.М. Милениной.[9] В работах [6], [13] приведены хронограммы влажности почвы и графики сравнения стока, рассчитанного по методу ГКР и стока измеренного.

Автором статьи были продлены ряды данных гидрометрических наблюдений по отдельным створам до 1999 года по данным Омского Управления Гидрометеорологии и Контролю окружающей Среды (ОУГКС) [3],[10],[12]. Используя последние данные об осадках и температуре [1] были пересчитаны текущие водные балансы в период с 1970-2004 гг.

Таблица I

Слой местного годового стока У, мм /год, вычисленный по данным метеостанций

№ Станция 04 05 06 07 08 09 10 05-08 год

1 Усть-Ишим 13 44 13 4 3 2 1 64 85

2 Большие Уки 7 28 17 9 5 3 1 59 74

3 Муромцево 5 25 16 8 4 2 1 53 64

4 Омск 8 23 7 3 2 1 1 35 47

5 Русская Поляна 8 26 6 2 1 0 0 35 44

для 19 метеостанций Омской области. Для расчетов местного стока использовались данные о температурах и об осадках с поправкой на ветровой недоучет, из справочника но климату СССР(14], бюллетеней [1].

Для расчетов в конкретные годы вводились поправочные коэффициенты к зимним осадкам с учетом снежности зим. Для многоснежных зим поправки вводятся по ранжированному ряду следующим образом: для самой многоснежной зимы поправочный коэффициентпринимается равным 1,00, а для средней по снежности зимы и малоснежных зим поправочный коэффициент принимается по рекомендации Справочника по климату СССР[ 14].

С целью проверки корректности расчетов проведено сравнение климатического (рассчитанного) и гидрометрического (фактически измеренного).

Сравнение гидрометрического стока и климатического в средний год по месяцам показало тесную связь между ними. Так, для ст. Тара - р. Тара — с.Муромцево коэффициент корреляции составил 0,92, для ст. Омь- р. Омь- г.Калачинск коэффициент корреляции между гидрометрическим и климатическим стоком составил 0,88 (рис.1 и 2).

Сравнение гидрометрического стока и климатического стока по годам в период 1973-1999гг. для ст. Тара — р. Тара — с.Муромцево и для ст. Омь — р. Омь — г.Калачинск представлено на рис.3 и 4. Данные створы были выбраны, так как в указанный период не имеется пропусков в рядах гидрометрических измерений.

Соотношение ресурсов тепла и влаги существенно меняется не только по годам, но и внутри года. Весной обычно наблюдается избыток увлажнения, когда поступающая от снеготаяния вода не может полностью испариться из-за недостатка тепла, летом же в средний год отмечается дефицит увлажнения, что не может не отразиться на формировании стока.

Правобережные районы Омской области севернее Саргатки характеризуются большей лесистостью, соответственно, значения стока в этих районах несколько выше, чем на территориях с меньшим процентом лесных массивов. Уклоны поверхности водосборов в правобережье Иртыша севернее устья Тары значительно больше, чем у левобережных водосборов, соо тветственно значения стока больше (табл. 1)

Так как на юге Омской области гидрографическая сеть отсутствует, то единственной характеристикой стока здесь являются значения расчетного климатического стока.

Выводы

Разница между климатическим и гидрометрическим стоком в отдельные годы объясняется следующими причинами:

1) в разные по увлажнению годы действующая площадь водосбора разная. В многоводные годы вся площадь водосбора участвует в стоке, в маловодные — только ее часть, поскольку зимние осадки остаются в понижениях, а затем испаряются или впитываются в почву,

2) из-за влияния антропогенного фактора значительная доля площадей водосборов оказывается не участвующей в стоке. С увеличением объемов строительства, разработки месторождений нефти и газа, строительства дорог, насыпей, дамб, которые по существу являются водоудерживающими сооружениями, существенно изменяются действующие площади водосборов и становятся значительно меньше номинальных, указанных в ежегодниках ГМС;

3) местоположение большинства метеостанций не совпадает с центром тяжести водосборной площади.

Контроль корректности результатов расчетов стока и влажности почвы сложно выполнить, так как:

— отсутствуют стоковые площадки с самописцами;

— отсутствует гидрографическая сеть на юге области;

— гидрометрические посты на территории области распределены редко и неравномерно, в северной части области гидрометрия существует только на больших реках, мало водомерных постов на притоках Оми и Тары;

— действующие площади водосборов в разные годы разные;

— невозможно использовать данные о стоке воды в Иртыше для характеристики местного стока, так как сток воды в р.Иртыш формируется в горах Китая и Алтая.

В связи с этим в условиях отсутствия гидрометрического стока на юге области, как следствия отсутствия гидрографической сети, для расчета дефицита увлажнения и, соответственно, оросительных норм следует с уверенностью применять метод гидролого-климатических расчетов стока проф. B.C. Мезенцева (метод ГКР). Кроме того, необходимо установление дополнительных гидрометрических постов на исследуемой территории.

Библиографический список

1. Агрометеорологические бюллетени. 1968-2004 гг.

2. Будыко М.И. Тепловой баланс земной поверхности. — Д., 1956.

3. Бюллетени ОУГКС, 1981 -1999 гг.

4. Великанов М.А. Водный баланс суши,- М.,1940.

5. Карнацевич И.В, Расчеты стока и гидромелиоративных характеристик по данным метеостанций //Гидрология и гидротехнические мелиорации. — Омск: Изд.ОмСХИ,1982.-С.23-28.

6. Мезенцев B.C. Гидролого климатические основы проектирования гидромелиорации Омск ОмСХИ-, 1993.

7. Мезенцев B.C. Метод гидролого-климатических расчетов и опыт его применения для районирования ЗападноСибирской равнины по признакам увлажнения и тепло-обеспеченности. -Тр./ОмСХИ,1957,т. 27.

8. Мезенцев B.C., Карнацевич И.В. Увлажненность ЗападноСибирской равнины. —Л.,1969.

9. Миленина Е.М. Эколого мелиоративное состояние агроландшафтов степной и лесостепной зон Западной Сибири и условия их оптимизации: Автореф.дис ... канд.с/х наук. Омск,2004.

10. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Т. 1.РСФСР.Вып. 11. Бассейн Иртыша. Д.: Гидрометеоиздат, 1986

11. Никитин С.П., Земцов В.А. Изменчивость полей гидрологических характеристик в Западной Сибири. —Новосибирск: Наука, 1986.

12. Основные гидрологические характеристики, Т. 15, вып.З, 1971 1980 гг.

13. Режимы влагообеспеченности и условия гидромелиорации степного края/Под ред.проф.В.С. Мезенцева.-М.Колос, 1974.

14. Справочник по климату СССР. Л.-Гидрометеоиздат,-1974.

БИКБУЛАТОВА Гульнара Гафуровна, каф. гидрогеологии, гидравлики и инженерной гидрологии.

Дата поступления статьи в редакцию: 17.05.06г. © Ьикбулатова Г.Г.

Краткие сообщения

УДК 556 (571 13) и в КАРНАЦЕВИЧ

Омский государственный аграрный университет

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ ИРТЫША У ОМСКА И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ИЗМЕНЕНИЙ_

Цель настоящей статьи - показать истинное положение вещей на цифрах, относящихся к водным проблемам реки Иртыша в районе Омска.

Благодаря усилиям прессы и системы школьного образования, лейтмотивом которых за последние 3-4 десятилетия стал некий экологический жупел, у общественности сложилось устойчивое мнение о неуклонном снижении водности рек и грядущей нехватке воды для населения. В школьных учебниках вопреки всем известному закону сохранения материи (применительно к круговороту воды на планете) пишут уже в течение двух-трех десятилетий: "Реки мелеют, моря высыхают". Говоря о морях, авторы, очевидно, имеют в виду Арал и Каспий. Но ведь, во-первых, это не моря, а озера, во-вторых, в Каспии уровень перестал падать и продолжает расти, в-третьих, Арал - это огромная плоская мелкая лужа на раскаленной сковороде пустыни. Соотношения глубины (16 метров) и диаметра водного тела (300 000 метров) в Арале таково, что моделью водной массы может служить только кусок полиэтиленовой пленки диаметром 30 м и толщиной менее 2 мм (16м : 300 км = 1.6 мм : 30 м) или покровное стекло для микроскопа толщиной 0.2 мм, но диаметром 3 метра. Представьте эту пленку воды зрительно, прежде чем вдаваться в панику и заявлять, что «моря высыхают».

Среди неспециалистов бытует мнение, что водохранилища и гидроэлектростанции вредны. Но в мире ежегодно добавляется около 300 новых водохранилищ и продолжается строительство и модернизация ГЭС в самых передовых странах. В газетах регулярно появляются «сенсационные» статьи отом,

что Китай и Казахстан могут чуть ли не перекрыть подачу воды в Омскую область по Иртышу. Эти статьи пишут люди, не совсем правильно представляющие себе гигантские массы воды, уходящие с гор Алтая в Северный Ледовитый океан. Неспециалисты ведь не могут сделать прикидочный расчет, показывающий, что за сутки в иртышской воде мимо Омска проходит масса растворенной соли в 11 000 тонн (два железнодорожных состава по 80 вагонов, в каждом из которых находится по 70 тонн соли!!!). Это значит, что на каждого жителя Омска в сутки приходится по ведру соли! Для чего этот расчет? Только для того, чтобы показать грандиозность суточного объема стока чистой пресной иртышской воды, которой за сутки протекает мимо нашего города около 70 миллионов тонн, и для того, чтобы широкая общественность, прежде чем высказываться крайне категорично, научилась более скромно оценивать свои гидрологические познания.

* * *

Водосбор Иртыша до впадения его в Обь имеет площадь 1643000 квадратных километров, а до створа г. Омска действующая площадь составляет около 320 тысяч квадратных километров. Верхняя часть бассейна - горные массивы Алтая на территориях Китая и Казахстана. Исток Иртыша расположен на юго-западных склонах гор Монгольского Алтая на высоте 3500 м.

На территории Китая до государственной границы длина Иртыша составляет 527 километров. На этом