24386 (685044), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

б)

Рис. 2.4.3. Распределение средней величины модуля стока по территории Рязанской области за период: а) 1970 – 2006; б) 1990 – 2006

< 4,0 4,5 – 5,0 5,5 – 6,0

4,0 – 4,5 5,0 – 5,5 > 6,0

Как показано на рисунке 2.4.3 (а), модуль стока зависит и от климатических, и от геолого-геоморфологических факторов. Максимальных величин данный показатель достигает на западном склоне Среднерусской возвышенности и северо-западной Мещере. На востоке возвышенности, в бассейне Прони он существенно меньше, что связано, по нашему мнению, не только с меньшим количеством осадков (рис 4.3.3), но и с запитыванием поверхностными водами Прони горизонтов подземных вод, приуроченных к известнякам. Характер падения известняков и морфология долины Прони весьма способствует подобным утечкам поверхностных вод. То же можно сказать и про сток Истьи.

Модуль стока Мокши, бассейн которой в значительной степени находится в пределах более континентальных районов Русской равнины достаточно близок к минимальным значениям.

Поверхностный сток с Окско-Цнинского вала и Мещеры близок к максимальным значениям. Этому способствует высокое количество осадков на северо-востоке региона (рис. 4.3.3) и выпуклая конфигурация кровли коренных пород Окско-Цнинского вала.

Если сопоставить данные рисунка 2.4.3 (а) с данными по последним 15 годам (рис. 2.4.3 (б)), когда эффект потепления и увлажнения климата проявляется особенно четко, можно отметить рост модулей стока рек, который в той или иной степени проявляется почти везде, кроме бассейна Мокши. Особенно значительно увеличение модуля стока в северной части Мещеры и западе Среднерусской возвышенности. В данном обстоятельстве проявляется нарастание контрастности климата Русской равнины в условиях роста интенсивности западного переноса (запад – все более увлажнен, восток – проявляется аридизация). Причиной может служить увеличение количества осадков, однако рост температуры способен нивелировать данное увеличение.

Для всех рек, за исключением Мокши, характерно увеличение модуля стока во времени (таблица 5).

Таблица 5. Линейный тренд модуля стока в разные десятилетия

Река	1970-1979	1980-1989	1990-1999	1997-2006
Ока	-0,2	-1,8	-0,6	0,8
Гусь	3,2	-2,5	0	1,4
Пет	-	-5	1,5	3,4
Проня	0,8	-2,2	1	2,9
Истья	-0,4	-3	1,9	0,8
Мокша	3,4	-4	1,1	1

Модули стока – такие показатели, которые позволяют количественно охарактеризовать различия между изучаемыми бассейнами и степень значимости этих различий. Для этого был использован метод дисперсионного анализа, смысл которого заключается в том, чтобы сгруппировать данные, например, модули стока рек по различным бассейнам, и оценить степень значимости имеющихся различий на основании сравнения дисперсии, то есть величин колебания модуля стока от года к году. Данный метод ценен тем, что даже при одинаковых средних модулях, но существенно различающихся дисперсиях, фиксируются различия между группами, поскольку в данном случае действительно имеют место различные природные режимы. Анализ только средних величин не позволяет зафиксировать имеющиеся в реальности различия.

Таблица 6. Результаты оценки значимости различий модуля поверхностного стока по бассейнам

Группы бассейнов	Значимость	Вероятность ошибки
1) Ока, Гусь, Пёт, Проня, Истья, Мокша	21,8%	< 0,001
2) Гусь, Пёт, Проня, Истья, Мокша	14,5%	< 0,001
3) Гусь, Проня, Истья, Мокша	15,0%	< 0,001
4) Гусь, Истья, Мокша	11,8%	0,004
5) Истья, Мокша	-	0,804

Результаты расчетов, приведенные в таблице 6, показывают, что значимость позиционного фактора в целом невелика и составляет в большинстве случаев менее 20%, а остальные 80% следует отнести на счет климатической нивелировки и различных случайных факторов.

Наибольшая значимость различий наблюдается при присутствии дисперсии комплексных данных по Оке, как реке, имеющей множество специфических особенностей формирования стока: Ока формирует свой сток за пределами Рязанской области, в том числе под влиянием Московского региона и обладает значительной водностью.

Внутри региона различия измеряются 15% и менее, причем исключение из комплексов данных по Среднерусской возвышенности снижает различия до 12%, а исключение данных по Мещере и учет рек только Окско-Донской равнины вообще делает различия незначительными. Это подтверждает литературные данные о принципиальных различиях поверхностного стока в пределах основных морфоструктур Русской равнины и свидетельствует о том, что ведущий фактор подобных различий в пределах небольших регионов – геолого-геоморфологический, даже при таком сравнительно малоконтрастном рельефе, как в Рязанской области.

Коэффициенты вариации. Согласно известным закономерностям, коэффициент вариации является показателем либо мощности самой системы (применительно к нашим объектам – показателем интенсивности водообмена), либо масштабов влияния внешних факторов на систему. Зачастую оба обстоятельства действуют совместно. Внешними факторами в нашем случае могут быть колебания климата, различия в геолого-геоморфологических условиях в бассейнах, неоднородность хозяйственного освоения, особенно гидротехническое строительство.

Результаты расчетов коэффициентов вариации приведены в таблице 7.

Таблица 7. Коэффициенты вариации гидрометеорологических характеристик

Реки Показатель	Ока	Истья	Проня	Пёт	Мокша	Гусь
Модуль стока	19,7%	20,3%	44,0%	43,5%	39%	29,5%
	м/с Павелец			м/с Елатьма
Осадки	16,67%			16,61%

Они свидетельствуют о существенно меньших колебаниях атмосферных осадков по сравнению со стоком. В этом находит подтверждение принцип изменчивости функций геосистем, которому Дьяконов К. Н. придает статус ландшафтного закона. Согласно данному принципу в любой геосистеме колебания внешних факторов меньше, чем собственных параметров на выходе, то есть временная изменчивость осадков меньше, чем параметра на выходе – стока.

В бассейнах высшего порядка происходит взаимная компенсация колебаний стока, следовательно, коэффициент вариации вновь снижается, но даже для Оки он не достигает столь низких значений, которые свойственны осадкам.

Принцип изменчивости функций объясняется внутренней сложностью системы, когда многократно передающийся импульс от компонента к компоненту увеличивает «шум», а трение расстояния – специфика любой пространственной системы – дополнительно снижает стабильность системы. Все это наблюдается в изучаемых бассейнах, особенно в тех из них, которые отличаются внутренним разнообразием природных условий (Мокша, Пёт). Максимума этот показатель достигает у Прони, так как наряду с разнообразием условий бассейн данной реки приурочен к возвышенности, где интенсивность водообмена повышена, а также имеются два водохранилища. Для Прони характерна совокупность факторов, наиболее благоприятствующая росту временных колебаний стока. Это как факторы мощности системы, так и факторы внешних воздействий.

Временные колебания осадков в Павельце несколько выше, чем в Елатьме. Колебание внешних воздействий по осадкам также высоко.

Анализ влияния климатических факторов на речной сток. Согласно данным литературы наиболее значимо речной сток зависит от колебаний осадков, в первую очередь, зимнего периода. Меньшее значение имеют метеоусловия теплого времени, так как реки переходят на автономный режим питания, а осадки подвергаются испарению и транспирации.

В случае близкого расположения к поверхности грунтовых вод возможно их испарение и снижение стока, но такие процессы характерны для более юго-восточных районов и для Рязанской области это в целом нетипично.

Важное влияние на сток могут оказывать метеоусловия переходных сезонов, в первую очередь апреля и октября, так как именно в данное время осуществляется подпитка грунтовых вод.

В случае интенсивного перевода поверхностного стока в подземный в данном сезоне среднегодовой сток будет более стабильным. Причем особую значимость для стока имеют условия предшествующего сезона.

Для установления связи стока с климатическими факторами использовались суммы осадков теплого (май - сентябрь), холодного (ноябрь – март) периодов, средняя температура за указанный период, температура и осадки апреля и октября.

Расчет производился для бассейнов рек Гусь и Проня, как бассейнов, ближайших к метеостанциям, по которым имеется наиболее полный ряд данных – Елатьма и Павелец. Использовался метод пошаговой регрессии с постепенной выбраковкой факторов, влияние которых на результат незначимо (см. пункт 2.3).

В ходе анализа рассчитывался также коэффициент детерминации – R², характеризующий степень адекватности уравнения, реальных данных и вероятность ошибки (приемлемый уровень ошибки составляет 0,05 (5%)).

Результаты представлены в таблице 8. Факторы в приведенных зависимостях перечислены в порядке убывания их значимости независимо от характера их влияния (знак коэффициента).

Таблица 8. Связь стока с климатическими параметрами по результатам регрессионного анализа

Объект	Уравнение зависимости	R2
Бассейн р. Гусь	Y = -0,129 + 0,089ОСХП +0,063ОСо + 0,022ОСТП – 0,012ТХП	0,338	0,015
Бассейн р. Проня	Y = 0,269 + 0,260ОСХП – 0,031ТХП – 0,030ТТП – 0,024То-пред	0,389	0,013

Примечание: ОС_ХП, ОС_ТП и ОС_о – осадки соответственно холодного периода (ноябрь – март), теплого периода (май – сентябрь) и октября данного года, в сотнях мм; Т_ХП, Т_ТП и Т_о-пред - температура соответственно холодного, теплого периодов и октября предыдущего года, в ⁰С; - уровень значимости.

Для Гуся наиболее значимыми оказались осадки холодного периода и осадки октября предшествующего года, что вполне закономерно. Однако достаточно значимой является роль осадков теплого периода (увеличивают сток реки Гусь). Таким образом, в условиях Мещеры вполне возможно достаточно интенсивное дождевое питание рек. В этой связи выглядит закономерным то, что модуль стока увеличивается наиболее интенсивно именно в Мещере, поскольку и осадки увеличиваются осенью и зимой. Сток реки Гусь зависит и от температуры холодного периода (чем ниже температура, тем сильнее промерзает почва, тем лучше условия для весеннего стока, следовательно, коэффициент отрицательный). Однако данная взаимосвязь наиболее слабая. Таким образом, сток реки гусь зависит главным образом от осадков.

Для Прони максимального значения коэффициент достигает также для осадков холодного периода, но роль данного фактора на порядок более значительна, чем для Мещерских рек (развитие эрозионного рельефа). Также существенно увеличивается влияние температуры холодного периода на сток Прони. В числе факторов появляется температура теплого периода и температура октября предшествующего года (в обоих случаях зависимость отрицательная).

Характеристики

Список файлов ВКР