День научного творчества студентов МГУ, 2006.
Геологический факультет. Тезисы докладов.

содержание

Оценка водного баланса речных бассейнов по гидрометеорологическим данным

Новоселова Н. В., Агапитова А. Е. (3-й курс), кафедра гидрогеологии.
Научный руководитель: Гриневский С. О.

С гидрогеологической точки зрения рассмотрение водного баланса речных бассейнов важно для оценки величины инфильтрационного питания подземных вод.

На практике широко используется гидрологический метод оценки питания, основанный на расчленении гидрографа речного стока при допущении равенства среднемноголетних величин подземного питания рек и средней величины инфильтрации на площади бассейна. Однако известно, что данный метод применим для условий полного дренирования подземных вод зоны активного водообмена речной сетью.

На примере бассейна р. Угры (Калужская обл.) проведено расчленение 189 гидрографов речного стока методом Б.И.Куделина по 8 постам за период наблюдений с 1936 по 1987 гг, что позволило оценить годовые величины подземного и поверхностного питания рек и их среднемноголетние значения.

Проведенный анализ полученных величин подземного питания рек в зависимости от площади речных бассейнов показал, что интенсивность разгрузки подземных вод (модуль подземного стока) закономерно возрастает при увеличении площади бассейна до 1300 км² . При более крупных площадях речного водосбора модуль подземного питания рек практически не меняется и составляет порядка 2 л/с км² (рис.1).

Проанализировав геологические и гидрогеологические условия территории, это можно объяснить тем, что малые реки не полностью дренируют водоносные горизонты зоны активного водообмена. При полном дренировании разреза полученные значения модуля подземного питания рек могут рассматриваться как характеристики среднего суммарного инфильтрационного питания подземных вод, которое для данной территории соответствует величине порядка 63 мм/год.

Таким образом, гидрологический метод оценки среднемноголетней инфильтрации по величинам подземного стока рек применим для бассейна р.Угры только для площадей свыше 1300 км² , и не позволяет детализировать условия инфильтрации для меньших территорий.

Эти недостатки гидрологического метода могут быть устранены при рассмотрении среднемноголетнего баланса поверхности речного бассейна, откуда инфильтрационное питание подземных вод ( W ) оценивается по разности осадков (О), эвапотранспирации (ЕТ) и поверхностного (склонового) стока ( S ): W = O - S - ET

Необходимые для расчетов данные по атмосферным осадкам имеются на метеостанциях, а поверхностного стока - на постах Гидрометслужбы. Наибольшую трудность вызывает определение величины эвапотранспирации.

Среди разнообразных методов определения испарения, связывающих его с различными метеорологическими характеристиками, в данной работе использованы наиболее простые и легко применимые на практике методы, которые могут быть обеспечены стандартным набором метеорологических характеристик, наблюдающихся на метеостанциях (осадки, температура, влажность и дефицит влажности воздуха).

С использованием метеоданных по 5 метеостанциям Калужской области проведено сравнение различных расчетных методик расчета испарения и выбраны способы, дающие минимальную ошибку - на уровне 5%. Используя расчетные величины испарения, полученные для разных типичных ландшафтов, для территории бассейна р.Угры рассчитаны величины инфильтрационного питания согласно приведенному выше уравнению. Получено, что в зависимости от ландшафтных и гидрогеологических условий, величина инфильтрации может меняться от 43,2 до 158,4 мм/год, что существенно отличается от средней для всего района (63 мм/год).

Проведенные исследования показывают, что при наличии информации оптимальным является комплексирование двух рассмотренных методов оценки инфильтрационного питания подземных вод.

Рис. 1. Связь модуля подземного стока с площадью речного водосбора для бассейнов р. Угры.