д.т.н. А.Р. Хафизов,
А.Ф. Хазипова
ФГБОУ ВПО Башкирский
государственный аграрный университет, Россия
Учет тепловлагообеспеченности фаций водосборов при
катенарном подходе обоснования водных мелиораций
Речные бассейны (водосборы) организованы
для выполнения своей главной природной функции – стокообразующей и состоят из
геосистемных групп: фаций и катен. Членение территории на водосборы открывает
возможность использования катенарного подхода при обосновании водных мелиораций
(орошение и осушение) их территорий.
Катенарный подход предполагает
геоморфологическую схематизацию ландшафтных катен водосборов. При геоморфологической схематизации
ландшафтных катен водосборов, с целью обоснования мелиораций, каждый водосбор в
пределах одного физико-географического района представлен катеной, состоящей из
четырех фаций с разным высотным взаиморасположением, определяемых глубиной
расчленения рельефа: элювиальной, транзитной и супераквальной [1]. Супераквальная фация примыкает к водотоку –
субаквальной фации. При наличии у водосборов протяженных склонов транзитная
фация делится на трансэлювиальную и трансаккумулятивную фации (рисунок 1).
Такая схематизация
ландшафтной катены позволяет обосновать мелиорации с учетом:
- типов
водного питания в фациях катены (например,
по А. Д. Брудастову: атмосферный тип
питания - элювиальной, делювиальный или
грунтовый для супераквальной фаций);
- размеров и форм рельефа, геологического
сложения современных четвертичных отложений фаций катены применимо к различным
физико-географическим (ландшафтным) районам.
В этом случае, катена с фациями представляется
как элементарный водосбор со многими
характерными его особенностями. В первую очередь региональными особенностями,
влияющими на дифференциацию свойств фации по их местоположению.
Рисунок 1 Геоморфологическая схематизация ландшафтной катены
водосбора
Оптимальные мелиоративные режимы
определяются для каждой фации катены. Например, для элювиальной фации это могут
быть оросительные, а для супераквальной наоборот – осушительные мелиорации.
Сконструировать
геоморфологическую схему ландшафтных катен возможно используя формулу (1).
Превышение поверхности земли над берегом водотока Δi на
расстоянии yi от него можно записать как [2]:
(1)
где 
- вертикальное
расчленение рельефа, определяемое как разность отметок поверхностей элювиальной
и супераквальной фаций;
- относительная
крутизна склона транзитных фации;
и 
- эмпирические
коэффициенты, вместе с относительной крутизной склона регулируют площади фаций
катены; 
– ширина
катены.
Учет тепловлагообеспеченности фаций
водосборов при обосновании водных мелиораций их территорий рассмотрен применительно к водосборам лесостепной зоны
Западного Башкортостана.
Республика Башкортостан расположена на
Южном Урале и в Приуралье, относится к
различным физико-географическим районам. Природно-климатические условия в
пределах республики заметно дифференцируются, этому способствует, главным образом,
наличие Уральских гор.
В
работах по физико-географическому
районированию территории Республики Башкортостан, например [3], природно-климатические районы составлены, как
правило, для всей территории
республики, но они не связаны с водосборами. Для обоснования водных мелиораций
водосборов необходимо установить системную связь между природно-климатическими
районами и тепловлагообеспеченностью фаций водосборов.
На территории Западного Башкортостана выделяются лесная,
лесостепная и степная ландшафтные зоны.
В каждом из
зон, в зависимости от природных (рельефа, залесенности и освоенности местности,
эродированности территорий) и от климатических (осадков, температур и
относительной влажности воздуха) и показателей составлена карта
физико-географического районирования территории Башкортостана состоящая из 40
природно-климатических районов [3]. Из
них, в пределах рассматриваемой лесостепной зоны выделено 20 районов.
Картографическим методом и используя ГИС-технологии
определены и выделены границы водосборов рек, расположенных на территории
Западного Башкортостана и построена карта водосборов Башкортостана. На
территории лесостепной зоны Западного Башкортостана расположены водосборы 15 рек.
Длины рек колеблются от 104 км до 535 км,
а площади их водосборов от 0,89 тыс. км2 до 12,8 тыс. км2.
В качестве показателей
тепловлагообеспеченности использованы следующие параметры:
- гидротермический коэффициент (Г. Т. Селянинов),
определяемый как:
; (2)
где 
– сумма осадков за
период с температурами выше 10°, мм;
– сумма температур
за то же время, Со;
- коэффициент увлажнения
(Н. Н. Иванов, А. Н. Костяков), вычисляемый как:
; (3)
где 
– годовое количество
атмосферных осадков, мм;
– годовая величина испаряемости, мм;
По формулам (2) и (3) вычислены значения
соответствующих коэффициентов для лесостепной зоны Западного Башкортостана и
построены их изолинии. Полученные изолинии наложены на карту водосборов
Башкортостана и определены значения
соответствующих параметров тепловлагообеспеченности у водосборов лесостепной зоны Западного Башкортостана, их
принадлежность к соответствующим природно-климатическим районам.
Результаты исследований системной связи
между природно-климатическим районированием и тепловлагообеспеченностью фаций водосборов сведены в таблицу 1.
Таблица 1 Классификация
водосборов по тепловлагообеспеченности и природно-климатическому зонированию
|
Водосборы рек |
ГТК |
Степень увлажнения |
Природно-климатические районы по фациям водосборов
рек |
|||
|
Элювиальная |
Транзитная |
Субаквальная |
||||
|
Быстрый Танып |
1,00-1,15 |
0,5-0,6 |
Бураевский |
|||
|
1,15-1,30 |
0,5-0,6 |
Бураевский |
||||
|
0,6-0,7 |
Бураевский |
|||||
|
База |
1,00-1,15 |
0,5-0,6 |
Базинский, Причермасанский |
|||
|
Бирь |
1,00-1,15 |
0,5-0,6 |
Изякский |
|||
|
0,6-0,7 |
Изякский |
- |
- |
|||
|
1,15-1,30 |
0,5-0,6 |
Бураевский, Изякский |
Изякский |
|||
|
0,6-0,7 |
Бураевский, Изякский |
Изякский |
||||
|
Уса |
1,00-1,15 |
0,6-0,7 |
Уфимский, Изякский |
Уфимский |
||
|
1,15-1,30 |
0,6-0,7 |
Уфимский, Изякский |
||||
|
Сюнь |
0,85-1,00 |
0,5-0,6 |
Кандрыкульский |
|||
|
1,00-1,15 |
0,5-0,6 |
Базинский, Сюньский |
||||
|
Чермасан |
0,85-1,00 |
0,5-0,6 |
Чишминский, Удрякский, Причермасанский, Кандрыкульский |
|||
|
1,00-1,15 |
0,5-0,6 |
Причермасанский, Кандрыкульский |
Кандрыкульский |
|||
|
Кармасан |
0,85-1,00 |
0,5-0,6 |
Причермасанский |
Чишминский |
||
|
1,00-1,15 |
0,5-0,6 |
Чишминский |
||||
|
Усень |
0,85-1,00 |
0,5-0,6 |
Кандрыкульский, Усеньский |
|||
|
1,00-1,15 |
0,5-0,6 |
Кандрыкульский |
Усеньский |
|||
|
1,15-1,30 |
0,6-0,7 |
Аксаковский |
||||
|
Уршак |
1,00-1,15 |
0,5-0,6 |
Уршакский, Кармаскалинский |
Уршакский |
||
|
0,85-1,00 |
0,5-0,6 |
Удрякский |
Уршакский, Кармаскалинский |
Уршакский |
||
|
Сим |
1,00-1,15 |
0,6-0,7 |
Симский |
|||
|
1,15-1,30 |
0,6-0,7 |
Симский |
||||
|
Инзер |
1,00-1,15 |
0,6-0,7 |
Симский |
|||
|
|
1,15-1,30 |
0,6-0,7 |
Симский |
|||
|
Нугуш |
1,00-1,15 |
0,6-0,7 |
Нижненугушский |
- |
- |
|
|
0,5-0,6 |
Нижненугушский |
- |
||||
|
0,85-1,00 |
0,5-0,6 |
Присуренский |
Нижненугушский |
|||
|
Зилим |
1,00-1,15 |
0,6-0,7 |
Симский, Призиганский |
|||
|
Дема |
0,85-1,00 |
0,5-0,6 |
Чишминский, Удрякский |
|||
|
0,6-0,7 |
- |
Тятерский |
||||
|
0,7-0,8 |
Придемский |
- |
- |
|
||
|
1,00-1,15 |
0,6-0,7 |
Аксаковский |
||||
|
0,7-0,8 |
Придемский |
|||||
|
Ик |
0,85-1,00 |
0,5-0,6 |
Усеньский |
|||
|
|
1,00-1,15 |
0,5-0,6 |
Усеньский |
|||
|
|
|
0,6-0,7 |
Аксаковский |
|||
|
|
1,15-1,30 |
0,6-0,7 |
Аксаковский |
|||
Анализ таблицы 1 показывает, что водосборы
располагаются на территориях с разными условиями тепловлагообеспеченности и в
разных природно-климатических районах.
Формирование исходных данных, для
обоснования водных мелиораций исходя из принадлежности водосборов к
соответствующим условиям по тепловлагообеспеченности и природно-климатическим
особенностям, будет давать, даже при выполнении расчета по фациям, усредненные
параметры мелиоративных режимов. Поэтому расчеты по обоснованию водных
мелиораций необходимо проводить в границах фаций водосборов, формируя исходные
данные исходя из принадлежности
рассчитываемых фаций к соответствующим природно-климатическим условиям и по их
тепловлагообеспеченности.
Для обоснования
водных мелиораций фаций водосборов лесостепной зоны Западного Башкортостана
рекомендуется использовать классификацию, приведенную в таблице 1.
Таким образом, учет
тепловлагообеспеченности и природно-климатических условий в границах фаций
водосборов при формировании исходных данных для расчетов по обоснованию водных
мелиораций водосборов позволяет более объективно дифференцировать мелиоративные
режимы и выбирать их оптимальные параметры по фациям водосборов.
Литература
1.
Хафизов, А. Р.
Геоморфологический анализ равнинных водосборов Западного Башкортостана при их
комплексном обустройстве [текст] / А. Р. Хафизов, А. Ф. Хазипова, А. В. Шакиров
// Проблемы региональной экологии. – М., 2009. - №5. – с.125-129
2.
Голованов А.И., Сухарев
Ю.И. Математическая модель влагопереноса в ландшафтных катенах / Сб. науч. тр.
МГУП «Природообустройство и рациональное природопользование – необходимые условия
социально-экономического развития России». Часть 2. – М.: МГУП, 2005. – с.
12-21.
3.
Шакиров, А. В.
Физико-географические районы Башкортостана. – Уфа.: Изд-во БашГУ, 2003. – 88 с.