CC BY
9
ш
нлты
ЫКРА1НИ «bJHTÜ» ,
»imiB
Науковий BicHMK Н/1ТУ Украши Scientific Bulletin of UNFU http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40280506 Article received 11.05.2018 р. Article accepted 31.05.2018 р.
УДК 630*[116+221]
"ф~| ISSN 1994-7836 (print) ШЯ ISSN 2519-2477 (online)
@ El Correspondence author Yu. I. Pankivskyi [email protected]
О. €. Ошуркевич-Пантвська, Ю. I. Пантвський
Нацюнальний лкотехшчний утверситет Украши, м. Львiв, Украта
ВПЛИВ Л1СУ НА НАГРОМАДЖЕННЯ I ТАНЕННЯ СН1ГУ В ГОРАХ
На основi даних про витрати води, товщину сшгового покриву i запаси води в сшгу за перiод з 1981 по 1994 рр. для оди-надцяти водозборiв рiчок швшчного мегасхилу Укра1нських Карпат (басейн рiчки Днiстер) побудовано сумiщенi гiдрографи стоку води i запасiв води в сшгу. На отриманих графжах видшено зимовi паводки i веснянi водопшля, для кожного з яких визначено: тривалють, запас води в сшгу на початок сшготанення, об'ем поверхневого i Грунтового стоку. На основi резуль-татiв розрахункiв та морфометричних характеристик водозборгв, а саме: с^мкосп схитв, висоти н.р.м., лгсистоста, проана-лiзовано вплив лiсових насаджень на нагромадження сшгу, тривалiсть та об'еми поверхневого стоку зимових паводюв та весняних водопiль. Встановлено, що, поргвняно з метеорологiчними умовами i рельефом мкцевосп, лiсистiсть мае менший вплив на формування снiгового покриву, проте максимальш товщини снiгового покриву простежено за люистосп водозбору в дiапазонi 40-60 %; максимальний прояв стокорегулювальних можливостей лiсу пiд час формування зимових паводюв спостережено за сшгозапаав понад 41 мм i проявляеться у збшьшенш тривалостi паводюв на 5-17 дтв; максимальний прояв стокорегулювальних можливостей люу пiд час весняних водопшь спостережено за сшгозапаав понад 61 мм i проявляеться у зменшенш об'ему поверхневого стоку водопшля у 1,1-1,3 раза.
Ключовi слова: весняш водопшля; зимовi паводки; запаси води в сшгу; об'ем поверхневого стоку паводка; об'ем поверхневого стоку водопшля; тривалють паводка; тривалють водопшля.
Вступ. Формування стоку тд час зимового та весня-ного сшготанення е наслщком таких взаемопов'язаних процеав, як: танення снiгу, регулювання швидкостi ру-ху талих вод сшговим покривом, втрати стоку на ш-фiльтрацiю у грунт. Уа цi процеси, головно, залежать вiд особливостей рельефу (Chubatyi, 1968), об'ему i швидкостi стоку (Kulchitckii-Zhigailo, 2008; Molchanov, 1970), однак певна роль у формуваннi весняних водопшь та зимових паводшв належить рослинному вкрит-тю. Внаслвдок затiнення грунту кронами дерев процес снiготанення у лiсi тривае довше, шж на вiдкритiй мкцевосп, що сприяе зменшенню максимальних витрат зимових паводшв та весняних водопшь (Ки1сЬйски^Ы-gailo, & Oshurkevich, 2007). Дослщження (Ки1Лйскп-Zhigailo & Oshurkevich, 2007; Kulchitckii-Zhigailo, 2008; Subbotin, 1986) показали, що поеднання на рiчковому водозборi залiснених та незалiснених дмнок зумовлюе найбiльш тривалий перiод сшготанення i найменший максимум водопiлля, тобто сприятливi умови для формування весняного стоку. На незалiсненому водозборi снiготанення вiдбуваеться одночасно по всш територп i зак1нчуеться швидше на 10-14 (Molchanov, 1970) i на-вiть на 15-30 (Dubakh, 1951) дшв, порiвняно з повнiстю залюненим водозбором. З огляду на це прийнято вважа-ти, що лiсовi насадження пiд час зимового та весняного сшготанення зменшують частку поверхнево! складово! в загальному об'емi стоку з водозборiв (Chubatyi, 1968).
Проте, незважаючи на понад столiтню юторш лгавни-чо-гiдрологiчних дослiджень, питання про стокорегу-лювальний вплив лiсiв, особливо в прських умовах, за-лишаеться дискусшним.
Мета роботи - провести шльшсну оцiнку впливу т-су на процеси нагромадження i танення сшгу на водоз-борах рiчок Укра!нських Карпат.
Об'екти та методика дослщження. Об'ектами дос-лщжень були водозбори рiчок пiвнiчного мегасхилу Укра!нських Карпат (басейн р. Днiстер). З морфометричних характеристик дослщжених водозборiв (табл. 1) видно, що на люистих водозборах (р. Рибник -с. Майдан; р. Рожанка - с. Рожанка; р. Орява - х. Святослав; р. Сукшь - с. Тиав) переважають листяш дере-востани, на менш залюнених водозборах iз пологими схилами - хвойш (р. Днiстер - с. С^лки; р. Яблунька -м. Турка; р. Головчанка - с. Тухля).
На основi даних про витрати води, товщину сшгового покриву i запаси води в сшгу для кожного водозбору побудовано сумщеш пдрографи стоку води i запаав води в сшгу. На цих графжах видшено зимовi паводки i веснянi водопiлля, потiм для кожного з них визначено: тривалють, запас води в сшгу до початку сшготанення, об'ем поверхневого i грунтового стоку. Загалом матерь али пдрометричних спостережень охоплювали перiод з 1981 по 1994 рр.
1нформащя про aBTopiB:
Ошуркевич-naHKiBCbKa Оксана £BreHiBHa, канд. с.-г. наук, ст. викладач, кафедра екологп. Email: [email protected]
Паншвський Юрiй lвaнович, канд. ф.-м. наук, доцент, кафедра екологп. Email: [email protected]
Цитувaння за ДСТУ: Ошуркевич-Панкiвська О. 6., Паншвський Ю. I. Вплив лку на нагромадження i танення сшгу в горах.
Науковий вкник НЛТУ Украши. 2018, т. 28, № 5. С. 31-34. Citation APA: Oshurkevych-Pankivska, O. Ye., & Pankivskyi, Yu. I. (2018). Influence of forest on snow accumulation and melting in the mountains. Scientific Bulletin of UNFU, 28(5), 31-34. https://doi.org/10.15421/40280506
№ з/п Назва рiчки - пост Середньозва-жений ухил рiчки, %0 Площа водозбору, км Середня ви-сота водозбору, м Середнш ухил водозбору, %0 Лгсис-тасть, % Частка хвойних порвд*, % Частка листяних порвд*, %
1 р. Дшстер - с. Стршки 5,9 384 620 180 40 37,8 2,2
2 р. Стрий - с. Матшв 7,2 106 860 161 56 37,7 18,3
3 р. Яблунька - м. Турка 11,3 136 722 214 30 29,6 0,4
4 р. Рибник - с. Майдан 19,1 138 830 326 93 44,5 48,4
5 р. Отр - м. Сколе 6,3 733 820 294 50 41,3 8,7
6 р. Славськая - смт Славське 15,9 76,3 860 260 53 46,9 6,1
7 р. Рожанка - с. Рожанка 18,7 88,6 880 289 63 54,3 8,7
8 р. Головчанка - с. Тухля 10,9 130 810 196 41 35,5 5,5
9 р. Орява - х. Святослав 16,0 204 830 273 77 56,1 20,9
10 р. Лужанка - с. Гошiв 18,3 146 660 230 55 20,0 35,0
11 р. Сукшь - с. Тиав 16,8 138 770 297 80 29,8 50,2
Примтка: * Kulchitekii-ZЫgailo, & Oshurkevich, 2007
Результата дослiдження та 1х обговорення. Характер накопичення снiгового покриву на всiх дослвджених водозборах був загалом подiбним (табл. 2). Формування снiгового покриву починаеться у листопадi - груднi, а максимальна його товщина характерна для лютого. Товщина снiгового покриву залежить вiд метеоролопч-них умов. Середне значения товщини снiгу за перюд снiготанення змiнюеться у межах ввд 7,52 до 20,74 см. У роки зi суворими та сшжними зимами на початок вес-ни запаси води в сшгу досягали 10 см, а iнколи й пере-вищували це значення. Навпаки, у теплi з частими ввд-лигами, зими снiговий покрив був нестшким i бiльша його частина живила рiчки пiд час потеплшь взимку, спричиняючи зимовi паводки.
На початку весни (у березш) товщина сшгу пере-важно зменшуеться внаслвдок тимчасових короткочас-них або ж довготривалих потеплiнь.
Найбiльше снiгу нагромаджуеться на водозборi р. Стрий до с. Матшв, що розмiщений найвище з усiх дослвджуваних водозборiв (860 м н.р.м.), мае один з найменших ухилiв схилiв (7,2 %о) та понад 50 % люов-крито! площi. Загалом максимальнi товщини сшгу фор-муються на високопрних рiчкових басейнах, де випадае бшьше опадiв, нiж на пониззi. Очевидно, що значний ухил мюцевосп сприятиме швидкому сходженню снiгу, хоч чггко! залежиостi на дослвджуваних водозборах не простежуемо, незважаючи на максимальну зафжсовану товщину снiгового вкриття за мшмального ухилу на
водозборi р. Стрий - с. Матшв. Табл. 2. Середньомкячна товщина сшгу за багатол^нш перюд
№ з/п Назва рiчки - пост Люистють, % Товщина сшгу, см
листопад грудень ачень лютий березень середня за зиму
1 р. Яблунька - м. Турка 30 8,8 10,1 10,5 18,3 5,4 10,62
2 р. Славська - смт. Славське 53 9,9 13,22 21 25,6 13,7 16,68
3 р. Дшстер - с. Стршки 40 5,6 12,2 9,9 13,7 9,9 10,26
4 р. Рибник - с. Майдан 93 5,4 14,7 11,1 17,6 14,5 12,66
5 р. Отр - м. Сколе 50 8,0 10,3 7,3 11,6 9,2 9,28
6 р. Орява - х. Святослав 77 9,7 15,3 17,1 17,9 16,6 15,32
7 р. Стрий - с. Матшв 56 14,3 17,5 22,8 27,4 21,7 20,74
8 р. Головчанка - с. Тухля 41 8,1 15,6 19,1 21,3 16,8 16,18
9 р. Сукшь - с. Тиав 80 4,1 6,4 5,6 10,4 11,1 7,52
10 р. Лужанка - с. Гошiв 55 6,3 7,3 8,1 9,9 13,7 9,06
11 р. Рожанка - с. Рожанка 63 6,5 15,5 17,8 23,9 18,7 16,48
З огляду на те, що морфометричш характеристики дослвджуваних водозборiв сильно варшють (див. табл. 1), четко! тенденци впливу лiсистостi на нагрома-дження снiгу не встановлено, але треба зауважити, що максимальш товщини снiгового покриву простежують за люистосп в дiапазонi 40-60 % незалежно вiд сшвввдно-шення хвойних i листяних порiд у люових насадженнях.
Зi встановленого тренду змши тривалостi зимових паводк1в вiд залюненосет водозбору (рис. 1) видно, що найввдчутшше на тривалiсть паводка впливае величина запасiв води у сшгу на початок сшготанення. Так за найбшьших запасiв снiгу (80-100 мм) тривалють його може сягати 35 дшв. I навпаки, коли сшгозапаси нез-начнi (10-12 мм), вона рвдко перевищуе 10 днiв.
Лю зумовлюе збiльшения тривалостi зимових павод-к1в внаслвдок зменшення iитенсивностi сшготанення, найвиразшше це проявляеться за значних запаав води у снiгу (понад 40 мм) на початок паводка. У цьому разi збшьшення люистосп водозборiв вiд 30 % до 93 % зумовлюе шдвищення тривалосет зимових паводков на 517 днiв. Вода, що утворюеться пвд час танення, повшь-
но i поступово надходить у русло, не спричиняючи рiз-кого пвдняття рiвнiв. Коли ж на початок сшготанення, переважно у теплi з частими ввдлигами зими, запаси води у сшгу незначш (менше 40 мм), вплив лiсистостi на тривалють паводка е мiнiмальним. Очевидно, це пов'язано з адвективним типом потеплiння, коли теплi маси повиря надходять пiд намет лiсу, спричиняючи штенсивне снiготаиения.
Рис. 1. Тренд змши тривалосп зимових паводков за рiзних запа-сiв води в сшгу на початок сиiготаиения
Шд час проходження паводков особливу небезпеку становить, так званий, поверхневий спк, який зумов-люе рiзке тдняття рiвня води в руслi. Взимку, коли грунт ще замерзлий i не може поглинати воду, частка цього стоку е переважаючою. На рис. 2 зображено за-лежшсть об'ему поверхневого стоку зимових паводшв вiд загально! лiсистостi водозбору за рiзних запасiв води у сшгу на початок снiготанення.
° 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Рис. 2. Тренд змгни об'ему поверхневого стоку паводка за рiз-них запаав води в снггу на початок сшготанення
Найбiльшi запаси води у сшгу зумовлюють найбур-хливiшi зимовi паводки - частка поверхневого стоку яких може досягати 80 % i бiльше. Тобто лише 20 % води, що утворюеться тд час танення, потрапляе у грунт i потiм, повшьно просочуючись у ньому, тече в русло, решта швидко стiкае до русла по поверхш схилiв, зу-мовлюючи рiзке пiдняття рiвнiв води у рiчцi. Об'ем поверхневого стоку паводшв зменшуеться зi зростанням лiсистостi водозборiв. Зi змiною люистосп вiд 30 % до
93 %, частка поверхневого стоку зменшуеться у се-редньому у 1,2-1,5 раза.
За дослщний перiод на вах водозборах снiготанення починалось майже одночасно. У 1989, 1990, 1994 роках весна була досить ранньою, як наслщок - сшготанення на бшьшосп водозборiв почалось у III декадi лютого. В iншi роки водотлля починалося у березнi. Зашнчення весняного водотлля переважно приурочено до квггня-травня. Хоч пiсля теплих iз частими потеплiннями зим воно може зашнчитися ще й у березш (1985, 1989 рр. на водозборах р. Славська - смт Славське; р. Лужанка -с. Гошiв; р. Рожанка - с. Рожанка; р. Дшстер - с. Стрш-ки). 1нколи на перюд снiготанення випадае велика шль-шсть дощових опадiв, i тодi затяжш водопiлля перехо-дять у дощовi паводки, як можуть продовжуватися до I декади липня (1989 р. на водозборах р. Лужанка - с. Го-шiв; р. Рожанка - с. Рожанка).
Тривалють весняних водотль на бiльшостi малоль систих водозборiв рiдко перевищувала один мiсяць (табл. 3). I навпаки, на люистих водозборах середня тривалiсть водопiль дорiвнювала приблизно 2,5 мiсяцi, що вказуе на помiрне танення снiгу i рiвномiрну водо-вiддачу пiд час сшготанення на цих територiях. Найменш тривале весняне водопiлля зафiксовано на водозборах р. Дшстер - с. С^лки i р. Славська -смт Славське. В окремi роки воно продовжувалось всього 6 дшв. Оск1льки цi водозбори недостатньо залю-ненi, то це явище, можливо, зумовлене постiйними по-теплшнями взимку, що сприяло таненню сшгу тд час потеплiнь i зменшенню снiгозапасiв на початок весни.
водотлля на водозборах, дш
№ з/п Назва рГчки Рк
1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 Середне значення Max значення Mun значення
1 р. Яблунька - м. Турка 52 46 25 42 17 36 44 37 52 17
2 р. Славська - смт Славське 88 6 23 10 7 14 10 9 16 13 18 12 7 11 88 6
3 р. Дшстер - с. Стршки 14 10 22 10 69 11 6 12 14 21 27 16 25 19 69 6
4 р. Рибник - с. Майдан 94 73 30 79 76 87 65 64 98 109 81 67 88 79 98 30
5 р. Отр - м. Сколе 47 47 21 37 23 35 49 97 92 24 54 47 61 43 97 21
6 р. Орява - х. Святослав 79 73 37 93 69 87 64 60 89 24 98 57 93 71 98 24
7 р. Стрий - с. Матшв 80 69 41 94 62 40 65 94 118 70 66 63 80 72 118 40
8 р. Головчанка - с. Тухля 85 69 33 72 71 48 62 59 89 70 84 57 82 70 89 33
9 р. Сукшь - с. Тиав 71 80 35 57 71 61 66 72 90 58 83 61 83 68 90 35
10 р. Лужанка - с. ГошГв 65 76 30 73 72 114 48 12 57 34 120 60 54 62 120 12
11 р. Рожанка - с. Рожанка 80 72 33 42 64 104 62 65 104 33
« 7о
4 'В
5 90-
80"
о
о со
'J
= 70-а
:б0-
>81 мм
61—80 мм
41—60 мм
? 1 —40 мм -—
JliCHCTiCTb водозбору, %
о 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Рис. 3. Залежтсть об'ему поверхневого стоку водотлля ввд ль систосп водозборш за рiзних запасiв води в снггу
Найбшьшу тривалiсть весняних водопiль просте-жуемо на водозборi р. Стрий - с. Матшв, саме тут фор-муеться потужний снiговий покрив (див. табл. 2). Три-валий перюд водотль на водозборах р. Лужанка -с. Гошiв, р. Рожанка - с. Рожанка очевидно зумовлений низькими температурами повиряних мас тд час стго-танення.
Аналiз розрахованого об'ему поверхневого стоку кожного водотлля показав, що його частка в загально-му стош водопiлля може змшюватися у широких межах вiд 20 % до 93 %. Характер залежносп об'ему поверхневого стоку водотлля вщ лiсистостi (рис. 3) вказуе, що за рiзних запаав води в сшгу на початок водотлля вплив люу на нього рiзний. Максимальний вияв стоко-регулювальних можливостей лiсу простежуемо за сш-
гозапаав, бшьших нiж 61 мм. 3i збiльшениям лiсистостi водозбору вщ 30 до 93 % частка поверхневого стоку во-допiлля зменшуеться у 1,1 раза за запаав 61-80 мм i в 1,3 раза за запаав понад 81 мм. Коли ж на водозборi запаси води не перевищують 60 мм, вплив люу не просте-жують.
Висновки. Порiвияно з метеоролопчними умовами i рельефом мюцевосп, лiсистiсть мае менший вплив на формування снiгового покриву, проте встановлено, що максимальш товщини снiгового покриву простежують за лiсистостi водозбору в дiапазонi 40-60 %.
Максимальний прояв стокорегулювальних можли-востей лку пiд час формування зимових паводшв спос-терiгають за снiгозапасiв понад 41 мм i проявляеться у збшьшент тривалостi паводков на 5-17 дшв.
Максимальний прояв стокорегулювальних можли-востей лiсу пiд час весняних водопiль спостерiгають за
сшгозапаав понад 61 мм i проявляеться у зменшент
об'ему поверхневого стоку водотлля у 1,1-1,3 раза.
Перелш використаних джерел
Chubatyi, O. V. (1968). Zakhysna rol karpatskykh lisiv. Uzhhorod: Karpaty. 137 p. [In Ukrainian].
Dubakh, A. D. (1951). Les - kak hydrolohycheskyi faktor. Moscow-Leningrad: Hoslesbumyzdat. 375 p. [In Russian].
Kulchitckii-Zhigailo, I. Ye. (2008). Lis i poveni: chi vse tak prosto? Dzerkalo tizhnia, 32. [In Ukrainian].
Kulchitckii-Zhigailo, I. Ye., & Oshurkevich, O. Ye. (2007). Vpliv lisu na formuvannia zimovikh pavodkiv u Beskidakh. Scientific Bulletin of UNFU, 17(1), 23-28. [In Ukrainian].
Molchanov, A. A. (1970). Gidrologicheskaia rol lesa v razlichnykh prirodnykh zonakh SSSR. Gidrologicheskie issledovaniia v lesu. Moscow: Nauka. 359 p. [In Russian].
Subbotin, A. I. (1986). Stok talykh i dozhdevykh vod. (Po eksperimen-talnym dannym). Moscow: Gidrometeoizdat. 319 p. [In Russian].
О. Е. Ошуркевич-Панкивская, Ю. И. Панкивский
Национальный лесотехнический университет Украины, г. Львов, Украина
ВЛИЯНИЕ ЛЕСА НА НАКОПЛЕНИЕ И ТАЯНИЕ СНЕГОВ В ГОРАХ
На основе данных о расходах воды, толщине снежного покрова и запасах воды в снеге за период с 1981 по 1994 гг. для одиннадцати водосборов рек северного мегасклона Украинских Карпат (бассейн реки Днестр) построены совмещенные гидрографы стока воды и запасов воды в снеге. На полученных графиках выделены зимние паводки и весенние половодья, для каждого из которых определены: продолжительность, запас воды в снеге к началу снеготаяния, объем поверхностного и грунтового стока. На основе результатов расчетов и морфометрических характеристик водосборов, а именно уклона склонов, высоты над уровнем моря, лесистости, проанализировано влияние лесных насаждений на накопление снега, продолжительность и объемы поверхностного стока зимних паводков и весенних половодий. Установлено, что по сравнению с метеорологическими условиями и рельефом местности лесистость имеет меньшее влияние на формирование снежного покрова, однако максимальные толщины снежного покрова наблюдаются при лесистости водосбора в диапазоне 40-60 %; максимальное проявление стокорегулирующих возможностей леса при формировании зимних паводков наблюдается при снегоза-пасах более 41 мм и проявляется в увеличении продолжительности паводков на 5-17 дней; максимальное проявление стоко-регулирующих возможностей леса во время весенних половодий наблюдается при снегозапасах более 61 мм и проявляется в уменьшении объема поверхностного стока половодья в 1,1-1,3 раза.
Ключевые слова: весенние половодья; зимние паводки; запасы воды в снеге; объем поверхностного стока паводка; объем поверхностного стока половодья; продолжительность паводка; продолжительность половодья.
O. Ye. Oshurkevych-Pankivska, Yu. I. Pankivskyi
Ukrainian National Forestry University, Lviv, Ukraine
INFLUENCE OF FOREST ON SNOW ACCUMULATION AND MELTING IN THE MOUNTAINS
Forest plantations during winter and spring snow melting are known to significantly reduce the input of the surface component in the total runoff volume from catchments. The combination on a river catchment of forested and non-forested areas creates favourable conditions for the formation of snow cover and causes the longest period of snow melting and the lowest peaks of winter floods and spring freshets, i.e. auspicious conditions for the formation of snowmelt runoff. However, despite more than centuries-old history of forestry and hydrological research, the issue of runoff regulatory influence of forest, especially in mountainous conditions, remains controversial. On the basis of data on water flow, thickness of the snow cover and reserves of water in snow under period from 1981 to 1994 for 11 watersheds of the Northern mega hillside of the Ukrainian Carpathians (the Dniester River basin) the combined hydrographs of water runoff and water reserves in snow were built. On the obtained graphs winter floods and spring freshets are allocated. The duration, the reserve of water in the snow at the beginning of snowmaking, the volumes of surface and ground runoff are determined for each of them. On the basis of the results of calculations and morphometric characteristics of water catchments the influence of the forest plantations on the accumulation of snow, duration and volumes of surface runoff of winter floods and spring freshets is analysed. It has been established that in comparison with meteorological conditions and terrain topography, forest has a lesser effect on the formation of snow cover. However, the maximum thickness of snow cover is observed at the catchment forests within the range of 40-60 %; the maximum manifestation of the runoff regulatory capabilities of forest during the formation of winter floods is observed at snow reserves greater than 41 mm and reflected in floods duration increasing for 5-17 days; the maximum manifestation of the runoff regulatory capabilities of forest during spring freshets is observed at snow reserves over 61 mm.
Keywords: spring freshet; winter floods; reserves of water in the snow; surface runoff volume of the flood; surface runoff volume of the freshet; flood duration; freshet duration.
